Es wurde ein chaotischer, massereicher Planet entdeckt, der einen kleinen Stern umkreist

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Nach der Entdeckung eines Exoplaneten, der technisch gesehen nicht existieren sollte, stellen Astronomen Theorien zur Planetenentstehung in Frage.

Es wurde ein Planet mit der Masse von Neptun und der 13-fachen Masse der Erde entdeckt, der einen ultrakühlen M-Zwergstern namens LHS 3154 umkreist – neunmal weniger massereich als unsere Sonne. Ein M-Zwergstern ist die kleinste und kühlste Sternart.

Der Planet – LHS 3154b – umkreist den Stern eng und vollendet alle 3,7 Erdentage eine Umlaufbahn. Damit ist er der größte bekannte Planet in einer engen Umlaufbahn um einen der kühlsten Sterne mit geringer Masse im Universum. Die Studie wurde am Donnerstag in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft. Dies verbessert das Verständnis der Wissenschaftler über die Entstehung von Planetensystemen.

„Diese Entdeckung zeigt wirklich, wie wenig wir über das Universum wissen“, sagte Vern M., Professor für Astronomie und Astrophysik an der Penn State University. sagte Villaman in einer Erklärung. „Wir würden keinen so massereichen Planeten um einen so massearmen Stern erwarten.“

Sterne entstehen Aus großen Gas- und Staubwolken bildet das verbleibende Material eine Scheibe um den Stern, in der später Planeten entstehen. Die Materialmenge in den Scheiben um Sterne bestimmt, wie groß die Planeten sein werden, die sich um sie herum bilden. Und das Scheibenmaterial hängt maßgeblich von der Masse des Sterns ab.

Beispielsweise kommen kleine M-Zwergsterne in der gesamten Milchstraße häufiger vor und werden typischerweise von kleinen Gesteinsplaneten umkreist, statt von Gasriesenplaneten.

„Es wird nicht erwartet, dass die planetenbildende Scheibe um den massearmen Stern LHS 3154 genug feste Masse hat, um einen Planeten zu bilden“, sagte Mahadevan. „Aber es ist da draußen, also müssen wir jetzt unser Verständnis darüber überdenken, wie Planeten und Sterne entstehen.“

Der Planet umkreist einen Stern, der etwa 51 Lichtjahre von der Sonne entfernt ist, und wurde mit dem Habitable Zone Planet Finder (HPF) entdeckt, der am Hobby-Eberly-Teleskop am McDonald-Observatorium in Texas installiert ist.

Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Mahadevan entwickelte das HPF, das darauf ausgelegt ist, Planeten zu erkennen, die in der bewohnbaren Zone kleiner, kühler Sterne kreisen. Die bewohnbare Zone ist die genaue Entfernung von einem Stern, in der ein Planet warm genug ist, um flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche und Leben zu ermöglichen.

Da kleinere Sterne eine niedrigere Oberflächentemperatur haben, können Planeten sie enger umkreisen und dennoch fragile Elemente wie Wasser auf ihrer Oberfläche behalten. Da die Planeten ihre Sterne eng umkreisen, erzeugt die Anziehungskraft zwischen den beiden Körpern ein spürbares Wackeln, das der HPF im Infrarotlicht erkennen kann.

„Stellen Sie sich vor, ein Stern sei ein Feuer. Je kühler das Feuer, desto näher kommt man dem Feuer“, sagte Mahadeva. „Dasselbe gilt für die Planeten.“ Wenn der Stern kalt ist, muss sich ein Planet in der Nähe des Sterns befinden, damit er heiß genug ist, um flüssiges Wasser zu enthalten. Wenn ein Planet seinen ultrakühlen Stern ausreichend umkreist, kann man erkennen, dass er vom Planeten angezogen wird, indem man eine sehr subtile Veränderung im Spektrum des Sterns oder in der Farbe des Lichts erkennt.

Basierend auf Modellen und Analysen geht das Forschungsteam davon aus, dass der Planet einen schweren Kern hat, der mehr festes Material erfordern würde, um in der planetenbildenden Scheibe zu bleiben, als um den Stern herum vorhanden wäre, sagt Megan Delamar, eine Doktorandin der Astronomie. an der Penn State.

Die Forscher schätzen, dass die Staubmenge in der Scheibe mindestens zehnmal größer sein muss als die, die normalerweise in Scheiben um massearme Sterne vorkommt.

„Unsere aktuellen Theorien zur Planetenentstehung können das, was wir sehen, nur schwer erklären“, sagte Delamar in einer Erklärung. „Basierend auf aktuellen Forschungsarbeiten mit HPF und anderen Instrumenten ist ein Objekt wie das, das wir gefunden haben, äußerst selten, daher ist es sehr aufregend, es zu finden.“

Es wurden einige massereiche Planeten gefunden, die Sterne mit geringer Masse umkreisen Der Planet GJ 3512 b wurde 2019 entdecktAber ihre Umlaufzeiten sind viel länger und Planeten umkreisen ihre Sterne nicht so eng.

„Unsere Entdeckung stellt einen ernsthaften Testfall für alle bestehenden Planetenentstehungstheorien dar“, sagte Mahadevan. „Das ist es, was das HPF ins Leben gerufen hat, um herauszufinden, wie die häufigsten Sterne in unserer Galaxie Planeten bilden – und diese Planeten zu finden.“