Tänu Kepleri missioonile ja muudele eksoplaneetide leidmise püüdlustele oleme eksoplaneetide populatsiooni kohta palju teada saanud. Me teame, et tõenäoliselt leiame väikese massiga tähtede ümber tiirlevaid supermaastikke ja Neptuuni massiga eksoplaneete, samas kui massiivsemate tähtede ümber on suuremaid planeete. See sobib hästi kokku planeetide moodustumise põhitegevusega.
Kuid mitte kõik meie tähelepanekud ei vasta sellele teooriale. Jupiteritaolise planeedi, mis tiirleb ümber väikese punase kääbuse, avastamine tähendab, et meie arusaam planeetide moodustumisest ei pruugi olla nii selge, kui me arvasime. Teine planeetide moodustumise teooria, mida nimetatakse ketta ebastabiilsuse teooriaks, võib seda üllatavat avastust selgitada.
Punase kääbustähe nimi on GJ 3512 ja see asub meist Ursa Majoris umbes 31 valgusaasta kaugusel. GJ 3512 on 0,12-kordne meie Päikese mass ja planeet GJ 3512b on vähemalt 0,46-kordne Jupiteri mass. See tähendab, et täht on ainult umbes 250 korda massiivsem kui planeet. Mitte ainult seda, vaid see on tähest vaid umbes 0,3 AU.
Võrrelge seda meie Päikesesüsteemiga, kus Päike on üle 1000 korra massiivsem kui suurim planeet Jupiter. Need arvud ei liideta, kui rääkida tuumakorpuse teooriast.
Peamine akretsiooniteooria on planeetide moodustamise kõige laialdasemalt aktsepteeritud teooria. Tuuma kogunemine toimub siis, kui väikesed tahked osakesed põrkuvad kokku ja hüübivad, moodustades suuremad kehad. Pika aja jooksul ehitab see planeete. Selle toimimine on siiski piiratud.
Kui moodustub tahke tuum, mis on umbes 10-20 korda suurem kui Maa, on see piisavalt mass, et eraldada gaasi, mis moodustab tahke südamiku ümber ümbrise või atmosfääri. Peamine on see, et südamik akretsioon töötab erinevalt tähe kaugusest.
Sisises Päikesesüsteemis on täht võtnud suure osa olemasolevast materjalist ja väiksemad planeedid moodustuvad nagu Maa. Ka Maal on suhteliselt väike atmosfäär. Välimises päikesesüsteemis, peale nn külmajoone, on planeetidelt palju rohkem materjali, millest need moodustuvad, ehkki materjal on vähem tihe. Nii jõuame välise Päikesesüsteemi mahuka atmosfääriga gaasihiiglasteni.
Kuid GJ 3512 puhul leidsid teadlased põhiprintsiibi selgitusega mõningaid vastuolusid. Esiteks on tähtede väikese massi põhjuseks see, et kogu ketas, millest nad moodustavad, on vähem materjali. Sellised tähed nagu GJ 3512 said materjalist lihtsalt enne otsa, enne kui nad võisid väga suureks saada. Samamoodi on protoplanetaarses ketas jäänud vähem materjali suurte planeetide moodustamiseks.
Oma töös väidavad nad, et "Gaasihiiglase <GJ 3512b> moodustamine nõuab vähemalt 5 Maa massist suure planeedisüdamiku ehitamist." Nad ütlevad, et nii väikese massiga tähe ümber ei saa seda juhtuda.
Tundub, et see uus tähesüsteem välistab selgituseks peamise akrediteerimisteooria. Planeet on tähega võrreldes lihtsalt liiga massiivne. Kuid on veel üks teooria, mida nimetatakse ketta ebastabiilsuse teooriaks.
Kui noor täht on ühtesulanud, ümbritseb seda pöörlev protoplanetaarne ketas, mis jääb tähe moodustamisest üle. Sellest materjalist moodustavad planeedid. Ketta ebastabiilsuse teooria ütleb, et materjali pöörlev ketas võib kiiresti jahtuda. See kiire jahutamine võib põhjustada materjali hüübimist planeedisuurusteks tükkideks, mis võivad nende raskuse all kokku kukkuda, moodustades gaasihiiglased, jättes vahele tuuma akretsiooniprotsessi.
Ehkki südamiku akrimineerimine võtab kaua aega, võib ketta ebastabiilsus tekitada suuri planeete palju lühema aja jooksul. See võib seletada suurte planeetide leidmist nii väikeste tähtede lähedale, nagu juhtumiga GJ 3512.
Selle töö taga olevad teadlased leidsid ka selles süsteemis muid veidrusi. Nad ütlevad, et süsteemis võib olla kolmas planeet - ka gaasigigant -, mis mõjutas GJ 3512b, põhjustades selle pikliku orbiidi. Selle planeedi kohalolek tuletati GJ 3512b ebatavalisest orbiidist ja seda ei täheldatud. Uuringu taga olnud meeskond väitis, et teine planeet visati süsteemist välja ja on nüüd petlik planeet.
Selle süsteemi paremaks mõistmiseks kulub rohkem uurimist ja võimsamate instrumentide kasutamist. Autorite sõnul on see suurepärane võimalus meie planeetide kujunemise teooriaid täpsustada. Nagu öeldakse paberi järeldustes, on GJ 3512 väga paljutõotav süsteem, kuna seda saab täielikult iseloomustada ja seeläbi seada jätkuvalt rangeid piiranguid akroteerumis- ja migratsiooniprotsessidele, samuti planeetide moodustamise efektiivsusele protoplanetaarsetes ketastes ja ketastel -tähtede massisuhted.
Selle töö tegi CARMENESi (Calar Altto kõrge eraldusvõimega M-kääbuste eksoeartidega lähi-infrapuna ja optiliste Echelle spektrograafidega) konsortsiumi rahvusvaheline teadlaste meeskond. See konsortsium otsib punaseid kääpi, galaktikas kõige levinumat tüüpi tähti, lootes leida nende asustatavatest tsoonidest väikese massiga planeete. CARMENES mitte ainult ei genereerita andmekogumit punaste kääbustähtede mõistmiseks, vaid Maa-suuruste planeetide leidmise kaudu pakub see edaspidisteks uuringuteks rikkaliku hulga järelmeetmeid.
Veel:
- Pressiteade: Pisikeste tähtede ümber asuv hiiglaslik eksoplaneet tekitab väljakutse planeetide kujunemise mõistmisele
- Uurimistöö: Hiiglaslik eksoplaneet, mis tiirleb väga väikese massiga tähe ümber, seab väljakutse planeedi moodustamise mudelitele
- PlanetHunters.org: mida me saame tegelikult aru planeetide kujunemisest?
- Uurimistöö: PLANEERITUD VORMISTAMISE SCENARIOOSID LÄBIVAADATAKSE: PÕHIKRITEERIMISE VERSUSKETTE PAIGALDAMATA
- KARMEENID
