Гигантская планета, которая «не должна существовать», слишком массивна для своей маленькой звезды

Представьте, что вы фермер, ищущий яйца в курятнике, но вместо куриного яйца вы находите страусиное яйцо, намного большее, чем все, что может снести курица.

Вот так наша команда астрономов почувствовала это, когда в начале этого года мы обнаружили массивную планету, более чем в 13 раз тяжелее Земли, вокруг прохладной тусклой красной звезды, в девять раз менее массивной, чем Солнце Земли, в начале этого года.

Меньшая звезда , называемая звездой М, не только меньше Солнца в Солнечной системе Земли, но и в 100 раз ярче. У такой звезды не должно быть необходимого количества материала в планетообразующем диске для рождения такой массивной планеты.

Поиск планет обитаемой зоны

За последнее десятилетие наша команда разработал и построил в Пенсильванском университете новый прибор, способный обнаруживать свет этих тусклых, холодных звезд на длинах волн, превышающих чувствительность человеческого глаза – в ближнем инфракрасном диапазоне – где такие холодные звезды излучают большую часть своего света.

Прикрепленный к 10-метровому телескопу Хобби-Эберли в Западном Техасе наш инструмент, получивший название «Искатель планет обитаемой зоны», может измерять едва заметные изменения скорости звезды, когда планета гравитационно притягивает ее. Этот метод, называемый методом доплеровской лучевой скорости, отлично подходит для обнаружения экзопланет.

«Экзопланета» представляет собой комбинацию слов «внесолнечная» и «планета», поэтому этот термин применяется к любому телу размером с планету, находящемуся на орбите вокруг звезда, не являющаяся Солнцем Земли.

Тридцать лет назад доплеровские наблюдения за лучевой скоростью позволили открыть 51 Пегаси b, первую известную экзопланету, вращающуюся вокруг звезды, подобной Солнцу. В последующие десятилетия такие астрономы, как мы, усовершенствовали эту технику.

Эти все более точные измерения преследуют важную цель: сделать возможным открытие каменистых планет в обитаемых зонах, областях вокруг звезд, где может находиться жидкая вода. поддерживается на поверхности планеты.

Доплеровская техника пока не позволяет обнаружить планеты обитаемой зоны с массой Земли вокруг звезд размером с Солнце. Но холодные и тусклые звезды M демонстрируют большую доплеровскую сигнатуру для той же планеты размером с Землю.

Меньшая масса звезды приводит к тому, что вращающаяся вокруг нее планета сильнее притягивает ее. А более низкая светимость приводит к более близкой обитаемой зоне и более короткой орбите, что также облегчает обнаружение планеты.

Планеты вокруг этих меньших звезд были планетами, которые наша команда разработала с помощью системы поиска планет обитаемой зоны. обнаружить. Наше новое открытие, опубликованное в журнале Science, о массивной планете, вращающейся вокруг прохладной тусклой звезды M LHS 3154 (страусиное яйцо в курятнике), стало настоящим сюрпризом.

LHS 3154b: планета, которой не должно быть

Планеты образуются в дисках, состоящих из газа и пыли. Эти диски объединяют пылинки, которые превращаются в гальку и в конечном итоге объединяются, образуя твердое планетарное ядро.

Как только ядро ​​сформировано, планета может гравитационно притягивать твердую пыль, а также окружающий газ, такой как водород и гелий. Но чтобы это сделать, нужно много массы и материалов. Такой способ формирования планет называется аккрецией ядра.

Звезда с такой малой массой, как LHS 3154, в девять раз менее массивная, чем Солнце, должна иметь соответственно маломассивный диск, образующий планету.

Типичный диск вокруг такой маломассивной звезды просто не должен содержать достаточно твердых материалов или массы, чтобы сделать ядро ​​достаточно тяжелым для создания такой планеты.

На основании компьютерного моделирования, проведенного нашей командой, мы пришли к выводу, что такой планете нужен диск как минимум в 10 раз более массивный, чем обычно предполагалось на основе прямых наблюдений за формирующими планеты дисками.

Другая теория формирования планет, гравитационная неустойчивость – когда газ и пыль в диске подвергаются прямой коллапс с образованием планеты – также сложно объяснить образование такой планеты без очень массивного диска.

Планеты вокруг наиболее распространенных звезд

Прохладные тусклые звезды M — наиболее распространенные звезды в нашей галактике. В комиксах DC родной мир Супермена, планета Криптон, вращается вокруг карликовой звезды M.

Из открытий, сделанных с помощью системы поиска планет обитаемой зоны и других инструментов, астрономы знают, что планеты-гиганты на близких орбитах вокруг самых массивных звезд M встречаются как минимум в 10 раз реже, чем планеты вокруг звезд, подобных Солнцу.

И нам не известно ни о каких таких массивных планетах на близких орбитах вокруг наименее массивных звезд М — до открытия LHS 3154b.

Понимание того, как формируются планеты вокруг наших самых холодных соседей, поможет нам понять, как формируются планеты в целом. и как формируются и развиваются скалистые миры вокруг самых многочисленных типов звезд. Это направление исследований также может помочь астрономам понять, способны ли звезды M поддерживать жизнь. count.gif?distributor=republish-lightbox-basic» alt=»Разговор» width=»1″ height=»1″ Referrerpolicy=»no-referrer-when-downgrade»>

Суврат Махадеван, профессор астрономии и астрофизики имени Верна М. Уилламана, штат Пенсильвания; Гудмундур Кари Стефанссон, научный сотрудник НАСА Хаббл, факультет астрофизических наук, Принстонский университет, и Меган Деламер, аспирант факультета астрономии, Пенсильванский университет

Эта статья перепечатана из The Conversation по лицензии Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.