Астрономы находят «невозможную» планету, кружащую крошечну

Астрономы находят «невозможную» планету, кружащую крошечну

Одна из постоянных загадок в астрономии заключается в том, что очень немногие солнечные системы, которые мы исследовали до настоящего времени, выглядят как наши. Например, солнечные системы обычно имеют так называемые Горячие Юпитеры, планеты размером с Юпитер, которые окружают свои звезды-хозяева на более близком расстоянии, чем Меркурий - вокруг нашего Солнца. Многие солнечные системы имеют планеты, которые попадают между размерами Земли и Нептуна, в то время как у нас нет таких миров. В других солнечных системах суперземли - скалистые планеты - часто встречаются гораздо ближе к Солнцу, в то время как наши самые большие и самые дальние планеты - газовые гиганты.

Эти различия подразумевают, что наши собственные теории формирования и эволюции планет, возможно, нуждаются в корректировке, чтобы объяснить, как наша солнечная система выглядит странной, из-за отсутствия лучшего способа выразить это. Как будто для подтверждения этого аргумента астрономы нашли планету, которая кажется слишком большой для звезды, на которой она вращается. Их работа, опубликованная в журнале Science, поднимает вопросы о том, как такая система может сформироваться в первую очередь.

GJ 3512 b - газовый гигант, вращающийся вокруг маленького красного карлика, GJ 3512. Сама планета находится на эксцентричной 204-дневной орбите вокруг своей звезды, но большую часть времени проводит ближе к своему родителю, чем Меркурий к Солнцу. GJ 3512, однако, может управлять только ~ 0,2% солнечного излучения нашего Солнца. Но планета размером с GJ 3512 b не должна существовать.

«Открытие было удивительным, потому что теоретические модели формирования предполагают, что звезды с малой массой обычно содержат маленькие планеты, похожие на Землю или маленькие Нептуны», - сказал астрофизик Хуан Карлос Моралес из Института космических исследований Каталонии, который руководил исследованиями. «В этом случае мы обнаружили газовую гигантскую планету, похожую на Юпитер, вокруг очень маленькой звезды», - сказал Моралес.

Чтобы представить это в перспективе, GJ 3512 только примерно в 250 раз больше массы GJ 3512 b, тогда как Солнце более чем в 1000 раз больше массы Юпитера.

Предоставлено: C. Bickel / Science
Предоставлено: C. Bickel / Science

Согласно их измерениям, GJ 3512 всего на 35 процентов больше, чем Юпитер, в то время как планета, GJ 3512b, по меньшей мере, на 46 процентов больше Юпитера. Таким образом, у нас есть планета размером с Юпитер, окружающая очень маленькую звезду, из которой не ожидается формирования планет размером с Юпитер. Кроме того, GJ 3512 b - не единственная планета, вращающаяся вокруг GJ 3512; в данных также присутствует сигнал GJ 3512 c. Стандартная модель формирования планет, в которой камешки накапливаются вместе до тех пор, пока не образуется ядро, по крайней мере, из 5-15 масс Земли, за которым следует относительно быстрый рост до размеров газового гиганта, не соответствует известным обстоятельствам в этом случае.

Чтобы сформировать газового гиганта, в протопланетном диске должно быть достаточно газа. По мере образования солнечной системы количество газа внутри нее постоянно уменьшается благодаря ветру зарождающейся звезды и другим планетезималам и планетам, которые тянут материал на свои орбиты. Вокруг красных карликов процесс аккреции обычно слишком медленный, чтобы газовые гиганты не могли сформироваться таким образом, прежде чем газ будет потерян в окружающее пространство. Гигантские планеты имеют только ограниченное окно для формирования вокруг своих звезд, обычно оцениваемых в 3-10 миллионов лет.

Существует, однако, альтернативная теория образования планет, известная как гравитационная неустойчивость диска. Согласно этой теории, скопления пыли и газа могут иметь разную температуру, при этом холодные области с течением времени становятся плотнее, пока газовое облако не упадет на планету. В отличие от теорий прироста керна или гальки, этот процесс теоретически может происходить чрезвычайно быстро, в течение нескольких тысяч лет, а не миллионов.

До сих пор основной аккрецией было предпочтительным объяснением того, как образуются планеты, но GJ 3512 b достаточно странного, что ученые не думают, что наши стандартные модели могут объяснить это. Это может быть пример планеты, которая сформировалась в результате гравитационной нестабильности диска, свидетельство того, что наши существующие модели не учитывают все необходимые переменные в процессе, или оба. В любом случае, теперь мы знаем, что есть, по крайней мере, еще одна странная солнечная система - даже если она все еще совершенно отличается от нашей.

Изображение сверху: Гиллем Англада-Эскуде - IEEC / Science-wave, с использованием SpaceEngine.org (CC BY 4.0))