Odkryto planetę zbyt dużą w stosunku do jej słońca
Według naukowców odkrycie nadmiernie masywnej planety względem gwiazdy kwestionuje dotychczasowe rozumienie procesów formowania planet i ich układów słonecznych.
Wizja artystyczna możliwego widoku z planety LHS 3154b w stronę jej małomasywnej gwiazdy macierzystej. Źródło: Penn State / Penn State. CC
W artykule opublikowanym 30 listopada 2023 roku w czasopiśmie Science, naukowcy donoszą o odkryciu planety o masie ponad 13 razy większej od Ziemi, krążącej wokół skrajnie chłodnej gwiazdy LHS 3154, która jest dziewięć razy mniej masywna niż Słońce. Stosunek masy nowo odkrytej planety do jej gwiazdy macierzystej jest ponad 100 razy większy niż w przypadku Ziemi i Słońca.
Odkrycie ujawnia najbardziej masywną znaną egzoplanetę na bliskiej orbicie wokół skrajnie chłodnego czerwonego karła, który należy do klasy najmniej masywnych i najzimniejszych gwiazd we Wszechświecie. To odkrycie kwestionuje obecne teorie dotyczące formowania się planet wokół małych gwiazd i stanowi pierwszy przypadek, w którym planeta o tak dużej masie została zaobserwowana wokół gwiazdy o tak niskiej masie.
To odkrycie naprawdę pokazuje, jak niewiele wiemy o Wszechświecie – powiedział Suvrath Mahadevan, profesor astronomii i astrofizyki Verne M. Willaman w Penn State i współautor artykułu. Nie spodziewaliśmy się istnienia tak ciężkiej planety wokół gwiazdy o tak niskiej masie.
Wyjaśnił, że gwiazdy powstają z dużych obłoków gazu i pyłu. Po uformowaniu się gwiazdy, gaz i pył pozostają jako dyski materii krążące wokół nowo narodzonej gwiazdy, które ostatecznie mogą przekształcić się w planety.
Dysk protoplanetarny wokół małomasywnej gwiazdy LHS 3154 nie powinien mieć wystarczającej masy stałej, aby utworzyć tę planetę – powiedział Mahadevan. Ale ona tam jest, więc teraz musimy ponownie przeanalizować nasze rozumienie tego, jak powstają planety i gwiazdy.
Naukowcy zauważyli ponadwymiarową planetę, nazwaną LHS 3154b, za pomocą spektrografu astronomicznego HPF (Habitable Zone Planet Finder) zbudowanego w Penn State przez zespół Mahadevana. Ten instrument został zaprojektowany do wykrywania planet krążących wokół najchłodniejszych gwiazd poza naszym Układem Słonecznym, na których powierzchniach może znajdować się woda w stanie ciekłym – kluczowy składnik życia.
Podczas gdy takie planety są bardzo trudne do wykrycia wokół gwiazd podobnych do naszego Słońca, niska temperatura skrajnie chłodnych gwiazd oznacza, że planety zdolne do posiadania na swojej powierzchni ciekłej wody znajdują się znacznie bliżej swojej gwiazdy w porównaniu do Ziemi i Słońca. Ta mniejsza odległość między planetami i ich gwiazdami, w połączeniu z niską masą skrajnie chłodnych gwiazd, skutkuje wykrywalnym sygnałem zapowiadającym obecność planety – wyjaśnił Mahadevan.
Pomyśl o tym, jakby gwiazda była ogniskiem. Im bardziej ogień się ochładza, tym bardziej musisz się do niego zbliżyć, aby się ogrzać – powiedział Mahadevan. To samo dotyczy planet. Jeżeli gwiazda jest chłodniejsza, to planeta musi się znajdować bliżej tej gwiazdy, jeżeli ma być wystarczająco ciepła, aby utrzymać ciekłą wodę. Jeżeli planeta ma wystarczająco bliską orbitę względem swojej skrajnie chłodnej gwiazdy, możemy ją wykryć, obserwując bardzo subtelną zmianę widma gwiazdy, gdy jest ona ciągnięta przez orbitującą planetę.
Opierając się na bieżących pracach badawczych z HPF i innych instrumentów, obiekt taki jak ten, który odkryliśmy, jest prawdopodobnie niezwykle rzadki, więc wykrycie go było naprawdę ekscytujące – powiedziała Megan Delamer, studentka astronomii w Penn State i współautorka artykułu. Nasze obecne teorie powstawania planet mają trudności z uwzględnieniem tego, co widzimy.
W przypadku odkrytej masywnej planety krążącej wokół gwiazdy LHS 3254, ciężkie jądro planetarne wywnioskowane na podstawie pomiarów zespołu wymagałoby większej ilości stałego materiału w dysku protoplanetarnym niż przewidywałyby obecne modele, wyjaśnia Delamer. Odkrycie to rodzi również pytania dotyczące wcześniejszego rozumienia formowania się gwiazd. Stosunek masy do pyłu i pyłu do gazu w dysku otaczającym gwiazdy, takiej jak LSH 3154, gdy były one młode i dopiero co uformowane, musiałby być 10 razy wyższy niż zaobserwowany, aby uformować planetę o tak dużej masie jak ta odkryta przez zespół.
To, co odkryliśmy, stanowi ekstremalny test dla wszystkich istniejących teorii powstawania planet – powiedział Mahadevan. Dokładnie po to zbudowaliśmy HPF, aby odkryć, w jaki sposób najczęstsze gwiazdy w naszej Galaktyce tworzą planety – i znaleźć te planety.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
