Эта «запретная» экзопланета слишком массивна для своей звезды

Астрономы обнаружили массивную внесолнечную планету, или «экзопланету», вращающуюся вокруг ультрахолодной карликовой звезды, которая слишком мала, чтобы вместить такой мир, что бросает вызов моделям ученых о том, как рождаются планеты и планетные системы. Планета, о которой идет речь, получившая обозначение LHS 3154 b, в 13 раз массивнее Земли. солнце.

Это означает, что соотношение между миром, подобным Нептуну, и его родительской звездой   —  LHS 3154, которая расположена на расстоянии около 51 светового года от нас   —  в 100 раз превышает соотношение масс Земли и Солнца, что, по мнению исследователей, было невозможным.

Впервые планета такой огромной массы была обнаружена вокруг одной из самых миниатюрных звезд Вселенной. «Это открытие действительно доказывает, насколько мало мы знаем о Вселенной», — заявил в своем заявлении соавтор исследования и профессор астрономии и астрофизики университета штата Пенсильвания имени Верна М. Уилламана Суврат Махадеван.

«Мы не ожидали, что вокруг такой маломассивной звезды будет существовать такая тяжелая планета».

Как рождаются звезды и планеты

Звезды образуются, когда огромные облака газа и пыли накапливают слишком плотные участки, которые растут, пока в конечном итоге не разрушаются под действием собственной гравитации. В результате молодая звезда окружена диском из остатков материала, называемым «протопланетным диском».

Как следует из этого названия, ученые полагают, что именно из этого оставшегося диска материала в конечном итоге возникают планеты. Количество материала, оставшегося от образования звезды, ограничивает размер потенциальных планет. Команда определила, что LHS 3154 b имеет настолько тяжелое планетарное ядро, что планетообразующий диск, из которого оно произошло, должен был содержать большое количество твердого материала.

Короче говоря, у него должно быть больше материала, чем можно предсказать нынешние модели, объяснила соавтор исследования и аспирантка астрономии Пенсильванского университета Меган Деламер. Таким образом, открытие именно этой экзопланеты ставит также вопросы об образовании звезд.

Это связано с тем, что соотношение содержания пыли к массе и пыли к газу в исходном протопланетном диске LHS 3154 должно было быть в десять раз выше, чем прогнозировалось, чтобы родился нептуноподобный мир, такой же массивный, как LHS 3154 b. . «Ожидается, что диск, образующий планету вокруг маломассивной звезды LHS 3154, не будет иметь достаточно твердой массы для создания этой планеты», — объяснил Махадеван.

«Но он существует, поэтому теперь нам нужно пересмотреть наше понимание того, как формируются планеты и звезды».

Система поиска планет обитаемой зоны превосходит ожидания

Махадеван и его коллеги обнаружили экзопланету LHS 3154 b с помощью астрономического спектрографа обитаемой зоны Planet Finder (HPF) на телескопе Хобби-Эберли в обсерватории Макдональд в Техасе. HPF предназначен для обнаружения экзопланет, вращающихся вокруг самых холодных звезд Млечного Пути.

Особое внимание в инструменте, который Махадеван фактически помогал создавать вместе с командой, уделяется планетам, которые не слишком близки и не слишком далеки от своих звезд, чтобы содержать жидкую воду, что является ключевым требованием жизни.

Это будут планеты, находящиеся в так называемой обитаемой зоне вокруг своих звезд. Такие планеты нелегко обнаружить, отчасти потому, что обитаемая зона холодных звезд находится намного ближе к этим звездам, чем, например, в нашей Солнечной системе. Это означает, что эти миры часто затемняются светом их относительно небольших родительских звезд.

Кроме того, ожидается, что эти планеты сами по себе будут небольшими, что затрудняет их обнаружение. «Думайте об этом так, как будто звезда — это костер. Чем больше огонь остывает, тем ближе вам нужно подойти к нему, чтобы согреться», — сказал Махадеван. «То же самое верно и для планет.

Если звезда холоднее, то планете нужно будет находиться ближе к этой звезде, если она будет достаточно теплой, чтобы содержать жидкую воду. «Если орбита планеты находится достаточно близко к своей ультрахолодной звезде, мы можем обнаружить это, увидев очень тонкое изменение цвета спектра или света звезды, когда ее тянет вращающаяся вокруг планеты».

Обнаружение LHS 3154 b важно для HPF, поскольку оно показывает потенциал инструмента для получения важных результатов по экзопланетам. Член команды и научный сотрудник НАСА Саган по астрофизике в Принстонском университете заявил, что этот результат превзошел все ожидания от инструмента.

«То, что мы обнаружили, представляет собой экстремальный пример проверки для всех существующих теорий формирования планет», — заключил Махадеван. «Именно для этого мы создали HPF: выяснить, как наиболее распространенные звезды в нашей галактике образуют планеты  — , и найти эти планеты».