Når det kommer til hvordan og hvor planetariske systemer dannes, mente astronomer, de havde et ret godt greb om tingene. Den fremherskende teori, kendt som den nebulære hypotese, siger, at stjerner og planeter dannes fra massive skyer af støv og gas (dvs. nebularer). Når denne sky oplever gravitationskollaps i midten, danner dens resterende støv og gas en protoplanetær skive, der til sidst hævder sig til dannelse af planeter.
Når man studerede den fjerne stjerne NGTS-1 - en M-type (rød dværg) beliggende omkring 600 lysår væk - opdagede et internationalt hold ledet af astronomer fra University of Warwick en massiv ”varm Jupiter”, der syntes alt for stor at være i kredsløb om en sådan lille stjerne. Opdagelsen af denne "monsterplanet" har naturligvis udfordret nogle tidligere holdte forestillinger om planetdannelse.
Undersøgelsen med titlen "NGTS-1b: En varm Jupiter, der transiterer en M-dværg", dukkede for nylig op i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society. Holdet blev ledet af Dr. Daniel Bayliss og professor Peter Wheatley fra University of Warwick og omfattede medlemmer fra Genève-observatoriet, Cavendish-laboratoriet, det tyske luftfartscenter, Leicester Institute of Space and Earth Observation, TU Berlin Center for Astronomi og astrofysik og flere universiteter og forskningsinstitutter.
Opdagelsen blev foretaget ved hjælp af data, der er opnået af ESO's Next-Generation Transit Survey (NGTS) -facilitet, som er placeret ved Paranal-observatoriet i Chile. Denne facilitet drives af et internationalt konsortium af astronomer, der kommer fra universiteterne i Warwick, Leicester, Cambridge, Queen's University Belfast, Genève-observatoriet, det tyske rumfartscenter og University of Chile.
Ved hjælp af en komplet række fuld-robot kompakte teleskoper er denne fotometriske undersøgelse et af flere projekter, der er beregnet til at komplimentere Kepler rumteleskop. Synes godt om Kepler, den overvåger fjerntliggende stjerner for tegn på pludselige dips i lysstyrke, som er en indikation af en planet, der passerer foran (aka. "transiterer") stjernen i forhold til observatøren. Ved undersøgelse af data opnået fra NGTS-1, den første stjerne, der blev fundet ved undersøgelsen, gjorde de en overraskende opdagelse.
Baseret på det signal, der blev produceret af dens eksoplanet (NGTS-1b), bestemte de, at det var en gasgigant, der var omtrent samme størrelse som Jupiter og næsten lige så massiv (0,812 Jupiter-masser). Dens orbitale periode på 2,6 dage indikerede også, at den kredser meget tæt på sin stjerne - ca. 0,0326 AU - hvilket gør det til en "varm Jupiter". Baseret på disse parametre estimerede teamet også, at NGTS-1b oplever temperaturer på ca. 800 K (530 ° C; 986 ° F).
Opdagelsen kastede holdet efter en løkke, da det antages at være umuligt for planeter af denne størrelse at danne sig omkring små stjerner af M-type. I overensstemmelse med de nuværende teorier om planetdannelse antages røde dværgstjerner at være i stand til at danne stenede planeter - som det fremgår af de mange, der er blevet opdaget omkring røde dværge for sent - men er ikke i stand til at samle nok materiale til at skabe Jupiter-store planeter .
Som Dr. Daniel Bayliss, en astronom ved universitetet i Genève og hovedforfatter på papiret, kommenterede i University of Warwick pressemeddelelse:
”Opdagelsen af NGTS-1b var en total overraskelse for os - man troede ikke, at sådanne massive planeter eksisterede omkring så små stjerner. Dette er den første exoplanet, vi har fundet med vores nye NGTS-facilitet, og vi udfordrer allerede den modtagne visdom om, hvordan planeter dannes. Vores udfordring er nu at finde ud af, hvor ofte disse typer planeter er i Galaxy, og med det nye NGTS-anlæg er vi godt placeret til at gøre netop det. ”
Det, der også er imponerende, er det faktum, at astronomerne overhovedet bemærkede transit. Sammenlignet med andre klasser af stjerner er stjerner af M-type de mindste, fedeste og dæmpeste. Tidligere er klippelige kroppe blevet opdaget omkring dem ved at måle forskydninger i deres position i forhold til Jorden (også kendt som Radial Velocity Method). Disse skift er forårsaget af tyngdekraften fra en eller flere planeter, der får planeten til at "vugge" frem og tilbage.
Kort sagt har lavt lys fra en M-type stjerne gjort overvågningen af dem for dips i lysstyrke (også kendt som transitmetoden) meget upraktisk. Imidlertid kunne teamet ved hjælp af NGTS's rødfølsomme kameraer overvåge patches af nattehimlen i mange måneder. Over tid bemærkede de dips, der kom fra NGTS-1 hver 2,6 dag, hvilket indikerede, at en planet med en kort omløbsperiode periodisk passerede foran den.
De sporet derefter planetens bane rundt om stjernen og kombinerede transitdataene med måling af radial hastighed for at bestemme dens størrelse, placering og masse. Som professor Peter Wheatley (som leder NGTS) antydede, var det at arbejde med at finde planeten omhyggeligt. Men i sidste ende kunne dens opdagelse føre til detektering af mange flere gasgiganter omkring stjerner med lav masse:
”NGTS-1b var vanskelig at finde, på trods af at han var et monster af en planet, fordi dens overordnede stjerne er lille og svag. Små stjerner er faktisk de mest almindelige i universet, så det er muligt, at der er mange af disse kæmpe planeter, der venter på at blive fundet. Efter at have arbejdet i næsten et årti med at udvikle NGTS-teleskoparrayet, er det spændende at se det plukke ud nye og uventede typer planeter. Jeg ser frem til at se, hvilke andre slags spændende nye planeter vi kan dukke op. ”
Inden for det kendte univers er stjerner af M-typen langt de mest almindelige og tegner sig for 75% af alle stjerner i Melkevejsgalaksen alene. Tidligere førte opdagelsen af klippekropper rundt om stjerner som Proxima Centauri, LHS 1140, GJ 625 og de syv klippestruder omkring TRAPPIST-1 til, at mange i det astronomiske samfund konkluderede, at røde dværgstjerner var det bedste sted at se efter Jordlignende planeter.
Opdagelsen af en varm Jupiter, der kredser om NGTS-1, ses derfor som en indikation af, at andre røde dværgstjerner også kan have kredsende gasgiganter. Frem for alt demonstrerer dette seneste fund endnu en gang betydningen af exoplanet-forskning. Med hver finder vi finder ud over vores solsystem, jo mere lærer vi om måder, hvorpå planeter formes og udvikler sig.
Hver opdagelse, vi foretager, fremmer også vores forståelse af, hvor sandsynligt vi kan være at opdage livet derude et eller andet sted. For til sidst, hvilket større videnskabeligt mål er der end at bestemme, om vi er alene i universet eller ej?
