Ο πλανήτης που δεν έπρεπε να υπάρχει

Αυτό το άρθρο παρουσιάστηκε αρχικά στο


Η συζήτηση.

Φανταστείτε ότι είστε ένας αγρότης που ψάχνει για αυγά στο κοτέτσι – αλλά αντί για αυγό κότας, βρίσκετε ένα αυγό στρουθοκα

μήλο

υ, πολύ μεγαλύτερο από οτιδήποτε μπορεί να γεννήσει ένα κοτόπουλο.

Έτσι είναι λίγο

Η ομάδα μας


των αστρονόμων


ένιωσα όταν εμείς


ανακάλυψε έναν τεράστιο πλανήτη

περισσότερο από 13 φορές βαρύτερο από τη Γη, γύρω από ένα δροσερό, αμυδρό κόκκινο αστέρι, εννέα φορές μικρότερης μάζας από τον Ήλιο της Γης, νωρίτερα φέτος.

Το μικρότερο αστέρι, που ονομάζεται αστέρι M, δεν είναι μόνο μικρότερο από τον Ήλιο στο ηλιακό σύστημα της Γης, αλλά είναι και 100 φορές λιγότερο φωτεινό. Ένα τέτοιο αστέρι δεν θα πρέπει να έχει την απαραίτητη ποσότητα υλικού στον πλανητοδιαμορφωτικό δίσκο του για να γεννήσει έναν τόσο τεράστιο πλανήτη.

Ο Ανιχνευτής Πλανητών της Κατοίκησης Ζώνης

Την τελευταία δεκαετία, η ομάδα μας σχεδίασε και κατασκεύασε ένα νέο όργανο στο Penn State ικανό να ανιχνεύει το φως από αυτά τα αμυδρά, δροσερά αστέρια σε μήκη κύματος πέρα ​​από την ευαισθησία του ανθρώπινου ματιού –στο εγγύς υπέρυθρο– όπου τέτοια δροσερά αστέρια

εκπέμπουν το μεγαλύτερο μέρος του φωτός τους

.

Προσαρτημένο στο τηλεσκόπιο Hobby-Eberly 10 μέτρων στο Δυτικό Τέξας, το όργανό μας, που ονομάστηκε

Ανιχνευτής Πλανητών κατοικήσιμης ζώνης

, μπορεί να μετρήσει τη λεπτή αλλαγή στην ταχύτητα ενός άστρου καθώς ένας πλανήτης το έλκει βαρυτικά. Αυτή η

τεχν

ική, που ονομάζεται τεχνική ακτινικής ταχύτητας Doppler, είναι

ιδανικό για την ανίχνευση εξωπλανητών

.

“Εξωπλανήτης”

είναι ένας συνδυασμός των λέξεων εξωηλιακός και πλανήτης, επομένως ο όρος ισχύει για οποιοδήποτε σώμα μεγέθους πλανήτη σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι που δεν είναι ο Ήλιος της Γης.

Πριν από τριάντα χρόνια, οι παρατηρήσεις ακτινικής ταχύτητας Doppler επέτρεψαν την ανακάλυψη του

51 Πήγαση β

, ο πρώτος γνωστός

εξωπλανήτης

που περιστρέφεται γύρω από ένα αστέρι που μοιάζει με ήλιο. Τις επόμενες δεκαετίες, αστρονόμοι όπως εμείς βελτίωσαν αυτήν την τεχνική. Αυτά τα

όλο και πιο ακριβής

Οι μετρήσεις έχουν έναν σημαντικό στόχο: να επιτρέψουν την ανακάλυψη βραχωδών πλανητών

κατοικήσιμες ζώνες

τις περιοχές γύρω από τα αστέρια όπου μπορεί να διατηρηθεί υγρό νερό στην πλανητική επιφάνεια.

Η τεχνική Doppler δεν έχει ακόμη τις δυνατότητες να ανακαλύψει πλανήτες κατοικήσιμων ζωνών τη μάζα της Γης γύρω από αστέρια στο μέγεθος του Ήλιου. Αλλά τα δροσερά και αμυδρά αστέρια M δείχνουν μια μεγαλύτερη υπογραφή Doppler για τον ίδιο πλανήτη στο μέγεθος της Γης. Η χαμηλότερη μάζα του άστρου το οδηγεί στο να τραβιέται περισσότερο από τον πλανήτη που βρίσκεται σε τροχιά.

Και

η χαμηλότερη φωτεινότητα οδηγεί σε α

πιο στενή κατοικήσιμη ζώνη

και μια μικρότερη τροχιά, η οποία κάνει επίσης τον πλανήτη πιο εύκολο να ανιχνευθεί.

Πλανήτες γύρω από αυτά τα μικρότερα αστέρια ήταν οι πλανήτες που η ομάδα μας σχεδίασε το Habitable Zone Planet Finder για να ανακαλύψει. Η νέα μας ανακάλυψη,

δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science

ενός τεράστιου πλανήτη που περιφέρεται στενά γύρω από το δροσερό αμυδρό αστέρι M LHS 3154 –το αυγό στρουθοκαμήλου στο κοτέτσι– ήταν μια πραγματική έκπληξη.

LHS 315b: Ο πλανήτης που δεν έπρεπε να υπάρχει

Οι πλανήτες σχηματίζονται σε δίσκους

που αποτελείται από αέριο και σκόνη. Αυτοί οι δίσκοι συγκεντρώνουν κόκκους σκόνης που μεγαλώνουν σε βότσαλα και τελικά συνδυάζονται για να σχηματίσουν έναν συμπαγή πλανητικό πυρήνα. Μόλις σχηματιστεί ο πυρήνας, ο πλανήτης μπορεί να τραβήξει βαρυτικά τη στερεή σκόνη, καθώς και το περιβάλλον αέριο, όπως το υδρογόνο και το ήλιο. Αλλά χρειάζεται πολλή μάζα και υλικά για να γίνει αυτό με επιτυχία. Αυτός ο τρόπος σχηματισμού πλανητών ονομάζεται

προσαύξηση πυρήνα

.

Ένα αστέρι τόσο χαμηλής μάζας όσο το LHS 3154, εννέα φορές μικρότερης μάζας από τον Ήλιο, θα πρέπει να έχει έναν αντίστοιχο δίσκο σχηματισμού πλανητών χαμηλής μάζας.

Ένας τυπικός δίσκος γύρω από ένα αστέρι τόσο χαμηλής μάζας θα πρέπει απλώς να μην έχει αρκετά στερεά υλικά ή μάζα για να μπορεί να κάνει έναν πυρήνα αρκετά βαρύ για να δημιουργήσει έναν τέτοιο πλανήτη. Από προσομοιώσεις υπολογιστή που πραγματοποίησε η ομάδα μας, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι ένας τέτοιος πλανήτης χρειάζεται έναν δίσκο τουλάχιστον 10 φορές πιο μαζικό από ό,τι συνήθως υποτίθεται

άμεσες παρατηρήσεις δίσκων σχηματισμού πλανητών

.

Μια διαφορετική θεωρία σχηματισμού πλανητών,

βαρυτική αστάθεια

-όπου το αέριο και η σκόνη στο δίσκο υφίστανται μια άμεση κατάρρευση για να σχηματίσουν έναν πλανήτη – επίσης αγωνίζεται να εξηγήσει το σχηματισμό ενός τέτοιου πλανήτη χωρίς έναν πολύ τεράστιο δίσκο.

Πλανήτες γύρω από τα πιο κοινά αστέρια

Δροσερά, αμυδρά αστέρια M

είναι τα πιο κοινά αστέρια στον γαλαξία μας

. Στην παράδοση των κόμικς της DC,

Ο κόσμος του Σούπερμαν

,

πλανήτης Krypton, περιφέρεται γύρω από ένα άστρο M νάνο

.

Οι αστρονόμοι γνωρίζουν, από ανακαλύψεις που έγιναν με το Habitable Zone Planet Finder και άλλα όργανα, ότι οι γιγάντιοι πλανήτες σε κοντινές τροχιές γύρω από τα πιο ογκώδη αστέρια M είναι

τουλάχιστον 10 φορές

πιο σπάνια από εκείνα γύρω από αστέρια που μοιάζουν με τον ήλιο. Και δεν γνωρίζουμε κανέναν τέτοιου όγκου πλανήτη σε κοντινές τροχιές γύρω από τα μικρότερης μάζας αστέρια M–μέχρι την ανακάλυψη του LHS 3154b.

Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο σχηματίζονται πλανήτες γύρω από τους πιο όμορφους γείτονές μας θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τόσο πώς σχηματίζονται οι πλανήτες γενικά όσο και πώς σχηματίζονται και εξελίσσονται βραχώδεις κόσμοι γύρω από τους πιο πολυάριθμους τύπους άστρων. Αυτή η γραμμή έρευνας θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει τους αστρονόμους να καταλάβουν εάν τα αστέρια Μ είναι ικανά να υποστηρίξουν τη ζωή.

Σε σενάριο Suvrath Mahadevan, Guðmundur Kári Stefánsson και Megan Delamer

.