De ontdekkingen van exoplaneten zijn de laatste jaren zo frequent geworden dat wetenschappers tot nu toe bijna 4.000 hebben geteld. Maar de aankondiging door een internationaal team van onderzoekers in het prestigieuze tijdschrift Science is heel vreemd: ze ontdekten een gigantische exoplanet, genaamd GJ 5312b, op een "onwaarschijnlijke plaats" - in een baan rond een kleine rode dwergster (GJ 3512 ). Een "onwaarschijnlijke" situatie omdat deze exoplaneet, zoals die van Jupiter (hoewel half zo massief), gigantisch is in vergelijking met zijn ster, die nauwelijks een tiende van de massa van de zon vertegenwoordigt.

Een ontdekking die "de astronomen kan beroeren"

Zo'n grote planeet rond zo'n kleine ster is moeilijk uit te leggen, gezien de klassieke theorie van planeetvorming. "De ontdekking van een nieuw exoplaneet is op zichzelf niet bijzonder uitzonderlijk, maar als het de klassieke theorie van planeetvorming tart, kan de ontdekking astronomen opwinden", schrijft Greg Laughlin, die niet heeft deelgenomen aan dit onderzoek, in een gerelateerd artikel in het tijdschrift Science .

Vergelijking tussen de rode dwergster GJ 3512 en de zon, evenals andere rode dwergen. © Guillem Anglada-Escude - IEEC, SpaceEngine.org

10% van de bekende exoplaneten draait om rode dwergsterren

Red Dwarf M-type sterren - zoals Proxima Centauri - behoren tot de kleinste en koudste sterren, maar het is veruit het meest voorkomende type ster in de Melkweg. Ondanks hun alomtegenwoordigheid draait echter slechts ongeveer 10% van de duizenden exoplaneten die tot nu toe zijn ontdekt rond deze sterren met een lage massa. Studies van exoplaneten en het klassieke planetaire vormingsmodel suggereren dat de gasreuzen van de Jupiter-massa vrij zeldzaam zijn in rode dwergsystemen en hoe dergelijke planeten zich kunnen vormen rond sterren met een lage massa blijft wazig.

Juan Carlos Morales van het Instituut voor ruimtestudies van Catalonië (Spanje) en zijn collega's gebruikten de radiale snelheidsmethode (zie kader hieronder) om de rode dwerg GJ 3512 te bestuderen. Tot hun verrassing, zij ontdekte zo de gigantische gas-exoplanet GJ 5312b, die een excentrische baan van 204 dagen rond de ster heeft (zie video hieronder).

Artistieke weergave van de baan van de gigantische GJ 5312b exoplaneet rond een kleine rode dwergster (GJ 3512). © Guillem Anglada-Escude - IEEC / Science Wave, SpaceEngine.org

De radiale snelheidsmethode, hoe werkt het?

De aanwezigheid van een planeet die rond een ster draait, veroorzaakt regelmatige bewegingen van de ster. Voor een aardse waarnemer beweegt de ster weg en komt dichterbij. Deze veranderingen gaan gepaard met een verschuiving in zijn lichtspectrum, in de richting van het rode wanneer het weggaat, naar het blauwe wanneer het dichterbij komt. Deze zeer subtiele offsets kunnen worden waargenomen door spectrografen zoals het HARPS-instrument van ESO of Carmenes.

De meest gebruikelijke methode voor het ontdekken van exoplaneten is die van planetaire transits, die bestaat uit het detecteren van de kleine daling van de helderheid die wordt geproduceerd wanneer een planeet voor zijn ster passeert. Het kan alleen worden gebruikt op sterren met een precieze positie ten opzichte van het baanvlak. Een voorwaarde die is vervuld, maar omgekeerd, voor de twee planeten van Teegarden: astronomen op een van hen konden de aarde detecteren door deze voor de zon voorbij te zien gaan.

Het voorkeursmodel voor zwaartekrachtinstabiliteit

De onderzoekers vonden ook bewijsmateriaal dat de aanwezigheid van een andere kandidaat-planeet in dit systeem suggereert. Met behulp van deze nieuwe gegevens laten ze zien dat het meest algemeen aanvaarde model voor planetaire formatie - het kernelaanwasmodel - niet verklaart hoe dit systeem is gevormd. Volgens hen is het zwaartekrachtinstabiliteitsmodel wellicht relevanter voor het verklaren van planetaire vorming.

"Er zijn twee hoofdmodellen van planetaire formatie: het model van nucleusaanwas en zwaartekrachtinstabiliteit ", zegt Juan Carlos Morales , "tot nu toe kon het" kern "-model de vorming van de meeste bekende planeten verklaren, inclusief het zonnestelsel, dus het is het best geaccepteerde model in de wetenschappelijke gemeenschap. " Dit model is van mening dat schijfstof zich ophoopt om rotskernen te vormen ter grootte van kleine asteroïden, die groeien door coagulatie. Wanneer ze een kritische massa bereiken (ongeveer 10 aardmassa's), beginnen ze langzaam gas op te hopen van de schijf, waarvan de massa en grootte toenemen, totdat de schijf is verdwenen. Het is een nogal langzaam proces van planeetvorming. "De planeet die we hebben ontdekt draait echter rond een zeer kleine ster, wat betekent dat de schijf minder massief is en dat hij geen tijd heeft om een ​​planeet als Jupiter te vormen, wat overeenkomt met het soort GJ 3512 ", legt Juan Carlos Morales uit.

Het model van zwaartekrachtinstabiliteit werkt anders: "De protoplanetaire schijf rond de jonge ster kan massiever en kouder zijn, waardoor de schijf onstabiel wordt, zodat sommige dichte gebieden kunnen verschijnen. Deze overbelasting kan toenemen totdat deze ' Zoals we in onze publicatie laten zien, is dit proces veel sneller en kunnen grotere planeten worden gevormd, dus de planeet die we hebben ontdekt, is het eerste bewijs dat dit kan ook leiden tot een nieuwe populatie van exoplaneten. "

De ontdekkingen van exoplaneten zijn de laatste jaren zo frequent geworden dat wetenschappers tot nu toe bijna 4.000 hebben geteld. Maar de aankondiging door een internationaal team van onderzoekers in het prestigieuze tijdschrift Science is heel vreemd: ze ontdekten een gigantische exoplanet, genaamd GJ 5312b, op een "onwaarschijnlijke plaats" - in een baan rond een kleine rode dwergster (GJ 3512 ). Een "onwaarschijnlijke" situatie omdat deze exoplaneet, zoals die van Jupiter (hoewel half zo massief), gigantisch is in vergelijking met zijn ster, die nauwelijks een tiende van de massa van de zon vertegenwoordigt.

Een ontdekking die "de astronomen kan beroeren"

Zo'n grote planeet rond zo'n kleine ster is moeilijk uit te leggen, gezien de klassieke theorie van planeetvorming. "De ontdekking van een nieuw exoplaneet is op zichzelf niet bijzonder uitzonderlijk, maar als het de klassieke theorie van planeetvorming tart, kan de ontdekking astronomen opwinden", schrijft Greg Laughlin, die niet heeft deelgenomen aan dit onderzoek, in een gerelateerd artikel in de reactie van tijdschrift 1

Aanbevolen Editor'S Choice