Astronomer har opdaget en kæmpe, Jupiter-lignende planet på et uventet sted, og det kredser om en lille, nærliggende rød dværgstjerne, viser en ny undersøgelse.
Opdagelsen af en så stor planet omkring en så lille stjerne kan tvinge astronomer til at overveje, hvordan planeter dannes, sagde forskerne.
Røde dværge er den mest almindelige type stjerne i universet og udgør mere end 70% af stjernerne i kosmos. Disse stjerner er små og kolde, typisk omkring en femtedel så massiv som solen og op til 50 gange svagere. Alligevel, lige så almindelige som røde dværge, er det kun ca. 10% af de 4.000 eksoplaneter, der hidtil er opdaget i kredsløb om disse stjerner.
Ved hjælp af Calar Alto, Sierra Nevada og Montsec astronomiske observatorier i Spanien og Las Cumbres-observatoriet i Californien analyserede forskerne den nærliggende røde dværgstjerne GJ 3512, der ligger omkring 31 lysår fra Jorden. GJ 3512 er omkring en ottendedel af solmassen, næsten en syvendedel af solens diameter og mindre end en hundrededel så lys som solen.
Uventet set opdagede forskerne en gasgigant planet, kaldet GJ 3512b, hvis masse var næsten halvdelen af Jupiters masse. GJ 3512b kredser om sin stjerne i en afstand af cirka en tredjedel af en astronomisk enhed (AU), den gennemsnitlige afstand mellem Jorden og solen (som er omkring 93 millioner miles, eller 150 millioner kilometer).
Denne gasgigant er en meget større planet end tidligere antydet arbejde ville kredses om en så lille stjerne. Til sammenligning, mens solen er ca. 1.050 gange Jupiters masse, er GJ 3512 kun ca. 250 gange massen af GJ 3512b, sagde studielederforfatter Juan Carlos Morales, en astrofysiker ved Institute of Space Sciences i Barcelona, Spanien.
"Statistikken over exoplaneter fundet indtil nu ser ud til at indikere, at stjerner med lav masse typisk er vært for små planeter som Jorden eller mini-Neptun, "fortalte Morales til Space.com." Den mest accepterede model for planetdannelse, kernetilpasningsmodellen, peger også i retning af denne retning. Men her demonstrerer vi det modsatte - det vil sige, vi har fundet en gasgigant planet, der kredser om en stjerne med meget lav masse. "
Videnskabsmændene fandt også bevis for en anden potentiel verden omkring GJ 3512, en Neptunmasseplanet, som de vurderede at var mere end en sjette Jupiters masse. De antydede, at denne planet kredser i en afstand, der er større end 1,2 AU, men det er stadig usikkert, om denne verden faktisk eksisterer.
Desuden antydede forskerne, at en anden massiv planet måske en gang har kredset om GJ 3512. GJ 3512bs langstrakte, ovale formede bane rundt om den røde dværg antyder, at gasgiganten engang kom i en tyngdekraften med en anden enorm verden, der efterfølgende fik slynges ud af systemet og tilføjede en useriøs planet til det interstellare rum.
Indtil nu havde astronomer tænkt på kernetiltrædelsesmodel kunne forklare dannelsen af Jupiter og Saturn, såvel som mange andre gasgiganter opdaget omkring fjerne stjerner. Denne model antager, at kæmpe planeter er født i to faser. Først kerner af sten og is 10 til 15 gange Jordens masse i den protoplanetære skive af gas og støv, der omgiver nyfødte stjerner. Efter at en kritisk masse er nået, akkumulerer disse kerner hurtigt store mængder brint og heliumgas.
Stjerner med lav masse som røde dværge skal have forholdsmæssigt lave masser af protoplanetære diske, så der er sandsynligvis mindre materiale i disse diske til at danne gasgiganter. I bekræftende fald kan kernetilstandsmodellen ikke forklare gigantstørrelsen på GJ 3512b, sagde Morales og hans kolleger.
I stedet foreslog forskerne, at den såkaldte diskinstabilitetsmodel af planetdannelse kan hjælpe med at forklare GJ 3512b. Denne model antager, at en ustabil protoplanetær disk kan fragmentere i klumper af gas og støv, som derefter direkte kan kollapse under deres egen tyngdekraft for at danne nogle, eller måske alle, gasgiganter, og omgå behovet for en solid kerne til at fungere som et frø.
"For første gang har vi præcist karakteriseret en exoplanet, der ikke kan forklares med kernedannelsesdannelsesmodellen," sagde Morales. "Denne exoplanet beviser, at gravitationsinstabilitetsmodellen kan spille en rolle i dannelsen af gigantiske planeter."
Forskerne fortsætter med at overvåge dette system for at lære mere om dets anden potentielle verden og måske endda flere planeter, sagde Morales. Desuden undersøger de yderligere 300 eller så røde dværge for at se efter flere eksoplaneter, tilføjede han.
Forskerne detaljerede deres fund online i dag (26. september) i tidsskriftet Science.
- 7 måder at opdage fremmede planeter på
- Den nyfundne fjernrumsrock kan være manglende link til planetdannelse
- 10 eksoplaneter, der kunne være vært for fremmed liv
