С помощью миссии Кеплера и другим усилиям по поиску экзопланет, мы узнали много нового о экзопланетах.
Мы знаем, что вскоре сможем найти сверхземли и экзопланеты с массой Нептуна, вращающиеся вокруг маломассивных звезд, в то время как более крупные планеты находятся вокруг более массивных звезд. Это согласуется с основной аккреционной теорией планетарного образования.
Но не все наши наблюдения соответствуют этой теории. Открытие юпитероподобной планеты, вращающейся вокруг небольшого красного карлика, означает, что наше понимание планетарного образования может быть не таким ясным, как мы считали.
Вторая теория планетарного образования-названная теорией дисковой нестабильности-могла бы объяснить это удивительное открытие.
Звезда красного карлика (GJ 3512), и она находится примерно в 31 световом году от нас в Большой Медведице. GJ 3512 составляет 0,12 массы нашего Солнца, а планета GJ 3512b, как минимум, в 0,46 раза больше массы Юпитера.
Это означает, что звезда всего лишь примерно в 250 раз массивнее планеты. И не только это, но это всего лишь около 0,3 AU от звезды.
Сравните это с нашей Солнечной системой, где солнце более чем в 1000 раз массивнее, чем самая большая планета, Юпитер. Эти цифры не складываются, когда речь заходит о теории ядра-аккреции.
Основная теория аккреции является наиболее широко принятой теорией планетарного образования. Аккреция ядра происходит по мере того, как мелкие твердые частицы сталкиваются и коагулируют, образуя более крупные тела. В течение длительного периода времени это строит планеты. Однако есть предел тому, как это работает.
После того, как твердое ядро размером примерно в 10-20 раз превышает размеры Земли, оно становится достаточно массивным, чтобы образовать газ, который образует оболочку или атмосферу вокруг твердого ядра. Ключевым моментом является то, что аккреция ядра работает по-разному в зависимости от расстояния до звезды.
Во внутренней Солнечной системе звезда заняла большую часть доступного материала, и образуются более мелкие планеты, такие как Земля. У земли тоже есть относительно небольшая атмосфера.
Во внешней Солнечной системе, за тем, что называется линией заморозков, есть гораздо больше материала от планет, из которого можно сформировать, хотя материал менее плотный. Именно так мы получаем газовые гиганты с объемными атмосферами во внешней Солнечной системе.
Но в случае GJ 3512 исследователи обнаружили некоторые противоречия с объяснением основной аккреции. Прежде всего, причина низкой массы звезд заключается в том, что диск, из которого они формируются, имеет меньше материала, а в протопланетном диске остается меньше материала для образования больших планет.
Таким образом, создание большого планетарного ядра по меньшей мере из 5 масс Земли.
Эта новая звездная система исключает основную теорию аккреции в качестве объяснения. Планета просто слишком массивна по сравнению со звездой. Но есть и другая теория, называемая теорией дисковой нестабильности.
Когда молодая звезда рождается в слиянии, она окружена вращающимся протопланетным диском из материала, оставшегося от образования звезды.
Планеты формируются из этого материала. Теория нестабильности диска говорит, что вращающийся диск из материала может быстро охлаждаться.
Это быстрое охлаждение может привести к тому, что материал свернется в куски размером с планету, которые могут коллапсировать под собственной гравитацией, образуя газовые гиганты, пропуская процесс аккреции ядра.
В то время как аккреция ядра займет много времени, нестабильность диска может создать большие планеты за гораздо более короткое время. Это могло бы объяснить обнаружение больших планет так близко к маленьким звездам, как в случае GJ 3512.
Ученые обнаружили и другие странности в этой системе. Они говорят, что в системе может быть Третья планета—также газовый гигант—который повлиял на GJ 3512b, вызвав его удлиненную орбиту.
Это присутствие планеты выводится через необычную орбиту GJ 3512b, и не было замечено. Команда, стоящая за исследованием, говорит, что вторая планета была выброшена из системы и теперь является изгоем.
Потребуется много исследований, чтобы лучше понять эту систему.
По мнению авторов, это прекрасная возможность для тонкой настройки наших теорий планетарного образования. Как говорится в заключении статьи, GJ 3512 является очень перспективной системой, поскольку она может быть полностью охарактеризована и тем самым по-прежнему накладывать жесткие ограничения на процессы аккреции и миграции, а также на эффективность формирования планет в протопланетных дисках и соотношение массы диска к массе звезды.
