När det gäller hur och var planetsystem bildas, trodde astronomer att de hade ett ganska bra grepp om saker. Den dominerande teorin, känd som Nebular Hypotesen, säger att stjärnor och planeter bildas från massiva moln av damm och gas (dvs. nebulosor). När detta moln upplever gravitationskollaps i centrum, bildar dess återstående damm och gas en protoplanetärisk skiva som så småningom ansluter sig till planeter.
När man studerade den avlägsna stjärnan NGTS-1 - en M-typ (röd dvärg) som ligger ungefär 600 ljusår bort - upptäckte ett internationellt team under ledning av astronomer från University of Warwick en massiv ”het Jupiter” som verkade alltför stor att kretsa om en sådan liten stjärna. Upptäckten av denna "monsterplanet" har naturligtvis utmanat några tidigare hållna uppfattningar om planetbildning.
Studien, med titeln "NGTS-1b: En het Jupiter som passerar en M-dvärg", dykte nyligen upp i Månadsmeddelanden från Royal Astronomical Society. Teamet leddes av Dr. Daniel Bayliss och professor Peter Wheatley från University of Warwick och inkluderade medlemmar från Genèveobservatoriet, Cavendish-laboratoriet, det tyska flyg- och rymdcentret, Leicester Institute of Space and Earth Observation, TU Berlin Center for Astronomi och astrofysik och flera universitet och forskningsinstitut.
Upptäckten gjordes med hjälp av data som erhållits av ESO: s anläggning Next Generation Transit Survey (NGTS), som ligger vid Paranal Observatory i Chile. Denna anläggning drivs av ett internationellt konsortium av astronomer som kommer från University of Warwick, Leicester, Cambridge, Queen's University Belfast, Geneva Observatory, German Aerospace Center och University of Chile.
Med hjälp av ett komplett utbud av helt robotkompakta teleskop är denna fotometriska undersökning ett av flera projekt som är tänkta att komplettera Kepler rymdteleskop. Tycka om Kepler, den övervakar avlägsna stjärnor för tecken på plötsliga dopp i ljusstyrka, vilket är en indikation på en planet som passerar framför (aka. "transiterar") stjärnan i förhållande till observatören. När man undersöker data som erhållits från NGTS-1, den första stjärnan som hittades i undersökningen, gjorde de en överraskande upptäckt.
Baserat på signalen som producerats av dess exoplanet (NGTS-1b), bestämde de att det var en gasgigant som var ungefär lika stor som Jupiter och nästan lika massiv (0,812 Jupitermassor). Dess omloppsperiod på 2,6 dagar indikerade också att den kretsar mycket nära sin stjärna - cirka 0,0326 AU - vilket gör den till en "het Jupiter". Baserat på dessa parametrar uppskattade teamet också att NGTS-1b upplever temperaturer på cirka 800 K (530 ° C; 986 ° F).
Upptäckten kastade teamet efter en slinga, eftersom det tros vara omöjligt för planeter av denna storlek att bildas kring små stjärnor av M-typ. I enlighet med nuvarande teorier om planetbildning tros röda dvärgstjärnor kunna bilda steniga planeter - vilket framgår av de många som har upptäckts runt röda dvärgar i sent - men kan inte samla tillräckligt med material för att skapa Jupiter-stora planeter .
Som Dr. Daniel Bayliss, en astronom vid universitetet i Genève och ledande författare på tidningen, kommenterade i University of Warwick pressmeddelande:
”Upptäckten av NGTS-1b var en fullständig överraskning för oss - sådana massiva planeter tycktes inte existera runt så små stjärnor. Detta är den första exoplaneten vi har hittat med vår nya NGTS-anläggning och vi utmanar redan den mottagna visdomen i hur planeter bildas. Vår utmaning är nu att ta reda på hur vanliga dessa typer av planeter är i Galaxy, och med den nya NGTS-anläggningen är vi välplacerade att göra just det. ”
Det som också är imponerande är det faktum att astronomerna märkte övergången alls. Jämfört med andra klasser av stjärnor är stjärnor av M-typ de minsta, svalaste och mörkaste. Tidigare har steniga kroppar upptäckts runt dem genom att mäta förändringar i deras position relativt Jorden (alias Radial Velocity Method). Dessa förskjutningar orsakas av tyngdkraftsdraget av en eller flera planeter som får planet att "vingla" fram och tillbaka.
Kort sagt, det låga ljuset från en stjärna av M-typ har gjort att övervakning av dem för dopp i ljusstyrka (aka Transit-metoden) mycket opraktiskt. Men med hjälp av NGTS: s rödkänsliga kameror kunde teamet övervaka fläckar av natthimlen under många månader. Med tiden märkte de dopp som kom från NGTS-1 varannan dag, vilket indikerade att en planet med en kort omloppsperiod regelbundet passerade framför den.
De spårade sedan planetens omloppsbana runt stjärnan och kombinerade transitdata med Radial Velocity-mätningar för att bestämma dess storlek, position och massa. Som professor Peter Wheatley (som leder NGTS) antydde, var att hitta planeten noggrant arbete. Men till slut kan dess upptäckt leda till upptäckt av många fler gasjättar runt stjärnor med låg massa:
”NGTS-1b var svår att hitta, trots att den var ett monster av en planet, eftersom dess moderstjärna är liten och svag. Små stjärnor är faktiskt de vanligaste i universum, så det är möjligt att det finns många av dessa jätteplaneter som väntar på att hitta. Efter att ha arbetat i nästan ett decennium för att utveckla NGTS-teleskopuppsättningen, är det spännande att se den plocka ut nya och oväntade planeter. Jag ser fram emot att se vilka andra spännande nya planeter vi kan dyka upp. "
Inom det kända universum är stjärnor av M-typ överlägset de vanligaste och står för 75% av alla stjärnor i Vintergalaxen ensam. Tidigare ledde upptäckten av steniga kroppar runt stjärnor som Proxima Centauri, LHS 1140, GJ 625 och de sju klippiga planeterna runt TRAPPIST-1, många i det astronomiska samhället att dra slutsatsen att röda dvärgstjärnor var det bästa stället att leta efter Jordliknande planeter.
Upptäckten av en het Jupiter som kretsar kring NGTS-1 ses därför som en indikation på att andra röda dvärgstjärnor också kan ha kretsande gasjättar. Framför allt visar detta senaste fynd än en gång vikten av exoplanetforskning. Med alla fynd vi gör utanför vårt solsystem, desto mer lär vi oss om hur planeter formas och utvecklas.
Varje upptäckt vi gör också främjar vår förståelse för hur troligt vi kan upptäcka livet där ute någonstans. För i slutändan, vilket större vetenskapliga mål finns det än att bestämma om vi är ensamma i universum eller inte?
