M-tüüpi (punane kääbus) tähed on jahedamad, väikese massiga ja väikese heledusega objektid, mis moodustavad suurema osa tähtedest meie universumis - mis moodustavad 85% tähtedest ainult Linnutee galaktikas. Viimastel aastatel on need tähed osutunud eksoplaneetide jahimeeste aardelaekaks, mille päikesesüsteemi lähimate punaste kääbuste ümber on kinnitatud mitu maapealset (ehk Maa-taolist) planeeti.
Kuid veelgi üllatavam on asjaolu, et mõnedel punastel kääbustel on leitud planeete, mis on suuruse ja massi poolest võrreldavad neid tiirleva Jupiteriga. Kesk-Lancashire'i ülikooli (UCLan) teadlaste meeskonna läbi viidud uus uuring on käsitlenud mõistatust, kuidas see võiks juhtuda. Nende töö näitab sisuliselt, et gaasihiiglaste moodustamiseks kulub vaid mõni tuhat aastat.
Uuring, mis ilmus hiljuti ajakirjas Astronoomia ja astrofüüsika, oli dr Anthony Merceri ja dr Dimitris Stamatellose töö UCLanist Jeremiah Horrocks Matemaatika, füüsika ja astronoomia instituut (JHI - MPA). JHI - MPA astrofüüsika lugeja dr Mercer juhtis uurimistööd dr Stamatellose juhendamisel, kes juhib instituudi rühma "Teoreetiline tähe moodustamine ja eksoplaneedid".
Koos uuriti, kuidas võiksid punaste kääbustähtede ümber moodustuda planeedid, et teha kindlaks, milline mehhanism võimaldaks moodustada ülimassiivseid gaasihiiglasi. Planeedi moodustumise tavamudelite kohaselt, kus tolmuosakeste järkjärguline kogunemine viib järk-järgult suuremate kehadeni, ei tohiks punastel kääbussüsteemidel olla piisavalt massi, et moodustada super-Jupiteri tüüpi planeete.
Selle lahknevuse uurimiseks kasutasid Mercer ja dr Stamatellos Ühendkuningriigi hajutatud uurimistööd, kasutades Advanced Computing (DiRAC) superarvutit - mis ühendab Cambridge'i, Durhami, Edinburghi ja Leicesteri ülikooli rajatisi -, et simuleerida protoplanetaarsete ketaste arengut punaste kääbustähtede ümber. Need pöörlevad gaasi- ja tolmukettad on levinud kõigi äsja sündinud tähtede ümber ja need viivad lõpuks planeedi moodustumiseni.
Nad leidsid, et kui need noored kettad on piisavalt suured, võivad nad killustuda erinevateks tükkideks, mis vastastikuse gravitatsioonilise külgetõmbe tõttu lõhestavad, moodustades hiiglaslikud planeedid. Selleks oleks aga vaja, et planeedid moodustuksid mõne tuhande aasta jooksul, mis on astrofüüsikalises mõttes ülikiire aeg. Nagu dr Mercer selgitas:
„See, et planeedid võivad väikeste tähtede ümber nii lühikese aja jooksul moodustuda, on uskumatult põnev. Meie töö näitab, et planeetide moodustumine on eriti jõuline: teised maailmad võivad moodustuda isegi väikeste tähtede ümber mitmel viisil ja seetõttu võivad planeedid olla mitmekesisemad, kui me varem arvasime. ”
Nende uuringud näitasid ka, et need planeedid on pärast moodustumist eriti kuumad ja temperatuurid südamikus ulatuvad tuhandete kraadideni. Kuna neil pole sisemist energiaallikat, muutuvad nad aja jooksul nõrgemaks. See tähendab, et neid planeete oleks infrapunalainepikkuses lihtne jälgida alles siis, kui nad on alles noored, kuid otsese vaatluse aken oleks väike.
Sellegipoolest võis selliseid planeete kaudselt jälgida, lähtudes nende mõjust nende peremehetähele, mille järgi on tavaliselt leitud punaseid kääbustähti tiirlevaid planeete. Seda nimetatakse radiaalse kiiruse meetodiks (aka. Doppleri spektroskoopia), kus tähe spektri muutused näitavad selle liikumist, mis näitab, et planeedid avaldavad sellele gravitatsioonilist mõju. Stamatellos lisas:
„See oli esimene kord, kui saime mitte ainult näha arvutisimulatsioonides moodustuvaid planeete, vaid ka väga detailselt kindlaks teha nende esialgsed omadused. Põnev oli tõdeda, et need planeedid on „kiired ja raevukad” - nad moodustuvad kiiresti ja on ootamatult kuumad. ”
Need tulemused on midagi kui mitte õigeaegsed. Hiljuti tuvastasid astronoomid Proxima Centauri ümbruses teise ekstrasolaarse planeedi, mis on meie omadele lähim täht. Erinevalt Proxima b-st, mis on Maa suurune, kivine ja tiirleb tähe asustamistsoonis; Proxima c arvatakse olevat 1,5 korda suurem kui Maa, poole massiivsem kui Neptuun (muutes selle mini-Neptuuniks) ja see tiirleb kaugemal Proxima Centauri asustatavast tsoonist.
Teadmine, et on olemas võimalik mehhanism, mis võimaldab gaasihiiglastel moodustuda punaste kääbustähtede ümber, viib meid sammu lähemale nende täiesti tavaliste, kuid siiski müstiliste tähtede mõistmisele.
