Plus dimensiuni –

Stelele atât de mici nu ar trebui să facă planetele atât de mari.

Concepția artistului despre o planetă încorporată într-un disc de praf.

Câștigi ceva, pierzi ceva. La inceputul saptamanii, observațiile făcute de telescopul spațial Webb au oferit noi date care susțin ceea ce credeam că înțelegem despre formarea planetelor. Joi, s-a auzit că astronomii au observat o planetă mare care orbitează aproape de o stea mică – o stea care este prea mică pentru a avea suficient material în jurul ei pentru a forma o planetă atât de mare.

Asta nu înseamnă că planeta este „imposibilă”. Dar înseamnă că este posibil să nu înțelegem pe deplin unele aspecte ale formării planetelor.

O mare nepotrivire

LHS 3154 este, prin orice măsură rezonabilă, o stea mică, slabă. Imaginile echipei din spatele noii lucrări indică faptul că pitica roșie are doar 11% din masa Soarelui. Estimările de temperatură o situează la aproximativ 2.850 K, mult mai mică decât temperatura Soarelui de 5.800 K și abia suficient de cald pentru a-l ține în afara categoriei piticilor ultracool. (Da, piticii ultracool sunt suficient de mult pentru a merita propria lor intrare pe Wikipedia.)

Am găsit o mulțime de planete în jurul unor pitice roșii ca aceasta. Dar, în cea mai mare parte, au fost mici și stâncoase. Acest lucru se datorează probabil că stelele mici s-au format pur și simplu în discuri fără atât de mult material. Așa că a fost puțin surprinzător când datele au indicat că în jurul lui LHS 3154 există o planetă foarte mare. A fost descoperită folosind un telescop la Observatorul McDonald din Texas.

Cercetătorii au folosit măsurători ale vitezei radiale pentru a determina masa planetei. Această metodă detectează schimbările Doppler ale luminii stelei care sunt cauzate de gravitația planetei care trage steaua mai aproape sau mai departe de Pământ, în funcție de locul în care o duce orbita planetei. Această metodă poate calcula doar o limită inferioară a masei planetei. Acest lucru se datorează faptului că orbita planetei poate fi înclinată în raport cu Pământul și, astfel, o parte din atracția gravitațională va fi în afara axei.

Aceste estimări fac ca noua planetă descoperită, LHS 3154b, să fie de cel puțin 13 ori masa Pământului, făcând-o puțin mai mică decât Neptun. (Din nou, aceasta este o estimare mai mică, deci ar putea fi mai mare.) Planetele atât de mari se găsesc rar în jurul stelelor atât de mici. Și, atunci când sunt, tind să fie găsite mult mai departe de stelele lor decât LHS 3154b, care necesită doar 3,7 zile pentru a finaliza o orbită. Deci, LHS 3154b este suficient de neobișnuit încât pare să solicite explicații.

Merge mare

În cazurile în care planetele mari se găsesc în jurul stelelor mici, ele par să se formeze prin fragmentarea discului la începutul procesului de formare a stelelor – acesta este același proces care formează stelele binare, dar cu o cantitate mai mică de masă care produce o planetă. in schimb. Cercetătorii au descoperit că LHS 3154b este mult mai mare decât planetele formate în simulările lor ale acestui proces – și mult mai aproape de steaua gazdă.

Deci, cercetătorii au verificat dacă alte moduri de formare a planetelor ar putea produce ceva de genul LHS 3154b. Ei au obținut estimări ale cantității de material din discurile care formează planete în jurul stelelor cu o masă similară cu cea a LHS 3154. Apoi au folosit asta pentru a simula formarea planetelor fie prin acumularea de material stâncos mic, fie prin ciocniri între planetezimale. În general, acestea nu au reușit să producă planete suficient de mari.

Pentru a forma constant ceva la fel de mare ca LHS 3154b, cercetătorii au trebuit să schimbe condițiile de pornire, astfel încât să existe de 10 ori mai mult material pe discul care formează planeta.

Acesta este un indiciu că modelele noastre actuale de mecanisme de formare a planetelor nu pot explica cel puțin una dintre observațiile noastre. LHS 3154b ar putea fi o situație anormală extremă și, dacă da, nu ar trebui să ne așteptăm să vedem așa ceva nici în modelele noastre, nici în observațiile ulterioare. Dacă combinați incertitudinile din modele și incertitudinile din măsurătorile discului, totuși, este posibil ca acestea să permită ceva ca această planetă.

Dar cercetătorii au luat în considerare și ideea că LHS 3154b ar putea să ne spună ceva despre modelele noastre. O opțiune care ar explica lucrurile este dacă cea mai mare parte a materialului din discurile care formează planetele este sub formă de pietricele la scară centimetrică, care ar fi imposibil de detectat la lungimile de undă pe care le-am folosit pentru a studia aceste discuri.

O alta este că există o nepotrivire în timp între momentul în care avem tendința de a obține imagini bune ale discurilor care formează planeta și momentul în care formarea planetei are loc de fapt. Cantitatea de material dintr-un disc care formează planete este de așteptat să scadă în timp, pe măsură ce noua stea care se formează se încălzește și alungă materialul. Dacă miezul stâncos al LHS 3154b s-ar fi format suficient de devreme, ar fi putut continua să prindă material chiar și după ce discul a început să se subțieze la tipurile de densități de material utilizate în aceste simulări.

Cel mai simplu mod de a alege care dintre aceste posibilități ajută la explicarea LHS 3154b va fi observațiile ulterioare ale piticelor roșii. Acestea ar trebui să ne spună dacă există alte planete similare și poate ajuta la clarificarea cât de mult material se găsește în discurile care formează planetele.

Science, 2023. DOI: 10.1126/science.abo0233 (Despre DOI).

Chat Icon
×