Stjärnor av M-typ (röd dvärg) är svalare, lågmassa, luminositetsobjekt som utgör de allra flesta stjärnor i vårt universum - och står för 85% av stjärnorna i Vintergalaxen ensam. Under de senaste åren har dessa stjärnor visat sig vara en skattekista för exoplanetjägare, med flera markbundna (alias jordliknande) planeter bekräftade runt solsystemets närmaste röda dvärgar.
Men det som är ännu mer förvånande är det faktum att vissa röda dvärgar har visat sig ha planeter som är jämförbara i storlek och massa till Jupiter som kretsar runt dem. En ny studie genomförd av ett team av forskare från University of Central Lancashire (UCLan) har behandlat mysteriet om hur detta kan hända. I själva verket visar deras arbete att det bara tar några tusen år att få gasgiganter.
Studien, som nyligen dök upp i tidskriften Astronomi & astrofysik, var arbetet av Dr. Anthony Mercer och Dr. Dimitris Stamatellos från UCLan Jeremiah Horrocks institutet för matematik, fysik och astronomi (JHI - MPA). Dr. Mercer, en astrofysikläsare med JHI - MPA, ledde forskningen under övervakning av Dr. Stamatellos, som leder institutets grupp "Theoretical Star formation & Exoplanets".
Tillsammans studerade de hur planeter kunde bildas runt röda dvärgstjärnor för att bestämma vilken mekanism som skulle möjliggöra bildandet av supermassiva gasjättar. Enligt konventionella modeller av planetbildning, där den gradvisa uppbyggnaden av dammpartiklar leder till gradvis större kroppar, bör röda dvärgsystem inte ha tillräckligt med massa för att bilda superjupiter-planeter.
För att undersöka denna avvikelse använde Mercer och Dr. Stamatellos UK Distribuerad forskning med hjälp av Advanced Computing (DiRAC) superdator - som ansluter anläggningar i Cambridge, Durham, Edinburgh och Leicester University - för att simulera utvecklingen av protoplanetära skivor runt röda dvärgstjärnor. Dessa roterande skivor med gas och damm är vanliga runt alla nyfödda stjärnor och är vad som så småningom leder till planetbildning.
Vad de fann var att om dessa unga skivor är tillräckligt stora kan de fragmentera i olika bitar, vilket skulle sammanfalla på grund av ömsesidig gravitationsattraktion för att bilda gasjätteplaneter. Detta skulle emellertid kräva att planeterna formas inom några tusen år, en tidsskala som är extremt snabb i astrofysiska termer. Som Dr. Mercer förklarade:
”Det faktum att planeter kanske kan bildas på så korta tidsskalor kring små stjärnor är oerhört spännande. Vårt arbete visar att planetbildning är särskilt robust: andra världar kan bildas även runt små stjärnor på olika sätt, och därför kan planeter vara mer varierande än vi tidigare trodde. ”
Deras forskning indikerade också att dessa planeter skulle vara extremt heta efter att de bildats, med temperaturer som når tusentals grader i sina kärnor. Eftersom de inte har en intern energikälla, skulle de bli svagare med tiden. Detta innebär att dessa planeter skulle vara lätta att observera i den infraröda våglängden när de fortfarande är unga, men fönstret för direkt observation skulle vara litet.
Fortfarande kunde sådana planeter fortfarande observeras indirekt baserat på deras effekt på deras värdstjärna, vilket är hur planeter som kretsar runt röda dvärgstjärnor vanligtvis har hittats. Detta kallas Radial Velocity Method (alias Doppler Spectroscopy), där förändringar i stjärns spektra indikerar att det rör sig, vilket är en indikation på planeter som utövar deras gravitationspåverkan på den. Stamatellos lade till:
”Det var första gången vi inte bara kunde se planeter som bildas i datorsimuleringar utan också bestämma deras ursprungliga egenskaper med stor detalj. Det var fascinerande att upptäcka att dessa planeter är av den "snabba och rasande" typen - de bildas snabbt och de är oväntat heta. ”
Dessa resultat är ingenting om inte i rätt tid. Nyligen upptäckte astronomer en andra extrasolar planet runt Proxima Centauri, vår närmaste stjärna. Till skillnad från Proxima b, som är jordstorlek, stenig och omloppsbana inom stjärnans beboelige zon; Proxima c tros vara 1,5 gånger storleken på jorden, hälften så massiv som Neptun (vilket gör det till en mini-Neptun) och kretsar långt utanför Proxima Centauris bebodda zon.
Att veta att det finns en möjlig mekanism som gör att gasjättar kan bildas runt röda dvärgstjärnor sätter oss ett steg närmare förståelsen av dessa helt vanliga men ändå mystiska stjärnor.
