Astronomer har upptäckt en jätte, Jupiter-liknande planet på en oväntad plats, och den kretsar kring en liten, närliggande röd dvärgstjärna, visar en ny studie.
Upptäckten av en så stor planet runt en så liten stjärna kan tvinga astronomer att tänka om hur planeter bildas, sade forskarna.
Röda dvärgar är den vanligaste stjärnstypen i universum och utgör mer än 70% av stjärnorna i kosmos. Dessa stjärnor är små och kalla, vanligtvis cirka en femtedel så massiv som solen och upp till 50 gånger ljusare. Fortfarande, lika vanligt som röda dvärgar är, är bara cirka 10% av de 4 000 exoplaneter som hittills upptäckt kretsar kring dessa stjärnor.
Med hjälp av Calar Alto, Sierra Nevada och Montsec astronomiska observatorier i Spanien och Las Cumbres observatorium i Kalifornien analyserade forskarna den närliggande röda dvärgstjärnan GJ 3512, belägen cirka 31 ljusår från jorden. GJ 3512 är ungefär en åttondel av solens massa, nästan en sjunde solens diameter och mindre än en hundreledel så ljus som solen.
Oväntat upptäckte forskarna runt den röda dvärgen en gasjätteplanet, kallad GJ 3512b, vars massa var nästan hälften av Jupiter. GJ 3512b kretsar runt sin stjärna på ett avstånd av ungefär en tredjedel av en astronomisk enhet (AU), det genomsnittliga avståndet mellan Jorden och solen (som är cirka 93 miljoner miles, eller 150 miljoner kilometer).
Denna gasgigant är en mycket större planet än tidigare föreslagna arbete skulle kretsa om en så liten stjärna. Som jämförelse, medan solen är ungefär 1 050 gånger Jupiters massa, är GJ 3512 bara ungefär 250 gånger massan av GJ 3512b, säger studieförfattaren Juan Carlos Morales, en astrofysiker vid Institute of Space Sciences i Barcelona, Spanien.
"Statistiken över exoplaneter hittills tycks tyder på att stjärnor med låg massa vanligtvis är värd för små planeter som Jorden eller mini-Neptunerna, "berättade Morales till Space.com." Den mest accepterade modellen för planetbildning, kärnans ackretionsmodell, pekar också mot denna riktning. Men här demonstrerar vi det motsatta - det vill säga vi har hittat en gasjätteplanet som kretsar runt en mycket lågmassastjärna. "
Forskarna fann också bevis på en annan potentiell värld runt GJ 3512, en Neptunmassaplanet som de uppskattade är mer än en sjätte Jupiters massa. De föreslog att denna planet kretsar på ett avstånd större än 1,2 AU, men det är fortfarande osäkert om den världen verkligen existerar.
Dessutom föreslog forskarna att en annan massiv planet en gång kan ha kretsat kring GJ 3512. GJ 3512b: s långsträckta, ovala omloppsbana runt den röda dvärgen antyder att gasjätten en gång gick i ett gravitationskrig med en annan enorm värld som därefter fick slängde ut ur systemet och lägger till en falsk planet till det interstellära utrymmet.
Fram till nu hade astronomer tänkt kärnanslutningsmodell kunde förklara bildningen av Jupiter och Saturnus, liksom många andra gasjättar som upptäcktes kring avlägsna stjärnor. Denna modell antar att jätteplaneter föds i två faser. Först kärnor av sten och is 10 till 15 gånger jordens massform i den protoplanetära skivan med gas och damm som omger nyfödda stjärnor. Sedan en kritisk massa har uppnåtts ackumulerar dessa kärnor snabbt stora mängder väte och heliumgas.
Stjärnor med låg massa, som röda dvärgar, bör ha proportionellt lågmassa-protoplanetära diskar, så det finns troligt mindre material i dessa diskar för att bilda gasjättar. I så fall kan kärnanslutningsmodellen inte förklara jättestorleken på GJ 3512b, sa Morales och hans kollegor.
Istället föreslog forskarna att den så kallade diskinstabilitetsmodell av planetbildning kan hjälpa till att förklara GJ 3512b. Denna modell antar att en instabil protoplanetärisk skiva kan fragmentera i klumpar av gas och damm som sedan direkt kan kollapsa under sin egen tyngdkraft för att bilda några, eller kanske alla, gasjättar, och kringgå behovet av en fast kärna för att fungera som ett frö.
"För första gången har vi exakt karaktäriserat en exoplanet som inte kan förklaras med kärnans ackretionsbildningsmodell," sade Morales. "Denna exoplanet bevisar att gravitationsinstabilitetsmodellen kan spela en roll i bildandet av jätteplaneter."
Forskarna fortsätter att övervaka detta system för att lära sig mer om dess andra potentiella värld och kanske ännu fler planeter, sade Morales. Dessutom undersöker de ytterligare 300 röda dvärgar för att leta efter fler exoplaneter, tillade han.
Forskarna detaljerade deras resultat online idag (26 september) i tidskriften Science.
- 7 sätt att upptäcka främmande planeter
- Det nyfundna avlägsna rymdrocket kan vara saknad Link of Planet Formation
- 10 exoplaneter som kan vara värd för främmande liv
