Jak powstają planety? Nowe odkrycie podważa istniejącą teorię

Nowo odkryta planeta GJ 3512b orbituje wokół gwiazdy GJ 3512 odległej od Słońca o 31 lat świetlnych. Gwiazda to czerwony karzeł typu widmowego M, których w naszej galaktyce jest najwięcej. O odkryciu międzynarodowy zespół astronomów poinformował na łamach "Science".

- Od dawna zastanawialiśmy się, czy wielkie planety, takie jak Jowisz czy Saturn, mogą się formować wokół tak małych gwiazd - powiedział BBC prof. Peter Wheatley z Uniwersytetu Warwick.

- Sądzę, iż panowało przekonanie, że takie planety po prostu nie istniały, jednak nie mogliśmy mieć pewności, bowiem małe gwiazdy świecą bardzo słabo, co sprawia, że trudno je badać, choć występują o wiele częściej niż gwiazdy w rodzaju naszego Słońca - dodał.

Przy pomocy teleskopów w Hiszpanii i Stanach Zjednoczonych astronomie zebrali dane na temat zmian przyspieszenia grawitacyjnego gwiazdy, mogących być skutkiem oddziaływania orbitujących wokół niej planet.

Czerwony karzeł ma ok. 270-krotnie większą masę od orbitującej wokół niego planety GJ 3512b. Dla porównania, masa Słońca to ok. 1050 mas Jowisza. Tymczasem różnica w rozmiarach obu ciał niebieskich jest znacznie mniejsza niż między Słońcem a Jowiszem.

Astronomowie używają symulacji komputerowych, by rozwijać teorię formowania się planet (a wcześniej planetozymali) z chmur (dysków protoplanetarnych) gazów i pyłów, orbitujących wokół młodych gwiazd. Symulacje przewidują, że wiele małych planet powinno gromadzić się wokół małych gwiazd typu widmowego M. - Wokół takich gwiazd powinny być jedynie planety rozmiaru Ziemi, ewentualnie nieco bardziej masywnej superziemi - powiedział współautor badań Christoph Mordasini, profesor Uniwersytetu Berneńskiego.

Przykładem układu planetarnego odpowiadającego teorii jest ten orbitujący wokół gwiazdy znanej jako Trappist-1. Wokół tej gwiazdy, odległej od Słońca o 39 lat świetlnych, krąży siedem planet, z których każda ma masę zbliżoną do ziemskiej.

- Jednak GJ 3512b jest olbrzymią planetą o masie mniej więcej połowy Jowisza - podkreślił prof. Mordasini. Jak zaznaczył, GJ 3512b jest co najmniej o jeden rząd wielkości masywniejsza od planet, których istnienie w pobliżu małych gwiazd przewidywał model teoretyczny.

W związku z tym odkrycie GJ 3512b podważa szeroko akceptowaną teorię o formowaniu się planet.

- Zazwyczaj sądzimy, że ogromne planety powstają jako lodowe rdzenie, orbitujące daleko w dysku gazów otaczających młodą gwiazdę, a następnie w szybkim tempie rosną, przyciągając do siebie gaz - powiedział prof. Wheatley.

- Jednak autorzy badania opublikowanego w "Science" przekonują, że dyski wokół małych gwiazd nie zawierają wystarczającej ilości materii, by taki proces mógł zajść. Ich zdaniem jest bardziej prawdopodobne, że planeta powstała nagle, gdy część dysku zapadła się z powodu swej własnej grawitacji - tłumaczył.

Zdaniem autorów badania, rozpad dysku może nastąpić, gdy dysk gazów i pyłów osiągnie masę większą niż ok. 10 proc. masy gwiazdy. W tych warunkach oddziaływanie grawitacyjne gwiazdy staje się niewystarczające, by dysk pozostał stabilny. Materia z dysku jest przyciągana do środka i w ten sposób tworzy się zalążek, z którego powstanie planeta. Według autorów badania z "Science", do zapadanie się dysku może dochodzić w większych odległościach od gwiazdy. Autorzy sugerują, że GJ 3512b przesunęła się względem gwiazdy o 150 milionów kilometrów.