בזכות משימת קפלר ומאמצים אחרים למציאת exoplanets, למדנו רבות על אוכלוסיית האקסופלאנט. אנו יודעים שסביר להניח שנמצא אדמות-על אדומות ומוצי-נפטון-מסתיים המסתובבים סביב כוכבים בעלי מסה נמוכה, בעוד שכוכבי-לכת גדולים יותר נמצאים סביב כוכבים גדולים יותר. זה מתיישר היטב עם תיאוריית ההקרבה העיקרית של היווצרות פלנטרית.
אך לא כל התצפיות שלנו עומדות בתאוריה זו. הגילוי של כוכב לכת דמוי יופיטר המקיף גמד אדום אדום פירושו שהבנתנו את היווצרות הפלנטה עשויה להיות לא ברורה כמו שחשבנו. תיאוריה שנייה של היווצרות פלנטרית, המכונה תיאוריית אי יציבות הדיסק, עשויה להסביר תגלית מפתיעה זו.
הכוכב הגמדי האדום נקרא GJ 3512 והוא נמצא במרחק של 31 שנות אור מאיתנו באורסה מז'ור. GJ 3512 הוא פי 0.12 ממסת השמש שלנו, וכוכב הלכת, GJ 3512b, הוא לפחות פי -46 מהמסה של צדק, לפחות. המשמעות היא שהכוכב מסיבי רק פי 250 מכוכב הלכת. לא רק זה, אלא שזה בערך 0.3 AU מהכוכב.
השווה את זה למערכת השמש שלנו, שם השמש מסיבית פי אלף מכוכב הלכת הגדול ביותר, צדק. המספרים האלה לא מסתכמים כשמדובר בתיאוריית ההשקרות הליבה.
תיאוריית ההתאמה העיקרית היא התיאוריה המקובלת ביותר לגבי היווצרות פלנטרית. ההקרבה הליבה מתרחשת כאשר חלקיקים קטנים ומוצקים מתנגשים ומתקרשים ויוצרים גופים גדולים יותר. לאורך פרקי זמן ארוכים, זה בונה כוכבי לכת. אבל יש גבול לאופן בו זה עובד.
ברגע שנוצר גרעין מוצק עד פי 10-20 מגודל כדור הארץ, הוא מסיבי מספיק בכדי להצטבר בגז, המהווה מעטפה או אטמוספרה סביב הליבה המוצקה. המפתח הוא שההקרבה של הליבה עובדת אחרת בהתאם למרחק מהכוכב.
במערכת סולארית פנימית, הכוכב תפס הרבה מהחומר הזמין, וכוכבי לכת קטנים יותר, כמו כדור הארץ. גם לכדור הארץ אווירה קטנה יחסית. במערכת סולארית חיצונית, מעבר למה שנקרא קו הכפור, יש הרבה יותר חומר מכוכבי לכת שנוצר מהם, אם כי החומר פחות צפוף. כך אנו בסופו של דבר ענקיות גז עם אטמוספרות נפוצות במערכת השמש החיצונית.
אולם במקרה של GJ 3512, החוקרים מצאו כמה סתירות עם הסבר השערת הליבה. ראשית, הסיבה שכוכבים בעלי מסה נמוכה היא מכיוון שלדיסק כולו ממנו הם יוצרים יש פחות חומר. כוכבים כמו GJ 3512 פשוט נגמרו להם החומרים לפני שהם יכלו להיות גדולים מאוד. באותה מידה, נותר פחות חומר בדיסק הפרוט-פלנטרי ליצירת כוכבי לכת גדולים.
במאמרם הם אומרים כי "הקמת ענק גז <GJ 3512b> בדרך זו מחייבת בניית גרעין פלנטרי גדול של לפחות 5 מסות אדמה." הם אומרים שזה לא יכול לקרות סביב כוכב כה נמוך במסה.
נראה כי מערכת כוכבים חדשה זו פוסלת את תיאוריית ההתאמות העיקרית כהסבר. הכוכב פשוט מסיבי מדי בהשוואה לכוכב. אבל יש תיאוריה אחרת שנקראת תיאוריית אי יציבות הדיסק.
כשכוכב צעיר נולד לאיחוי, הוא מוקף בדיסק פרוטו-פלנטרי מסתובב של חומר שנשאר מיצירת הכוכב. כוכבי לכת נוצרים מחומר זה. תיאוריית אי יציבות הדיסק אומרת כי הדיסק המסתובב של החומר יכול להתקרר במהירות. קירור מהיר זה יכול לגרום לחומר להתקרש לנתחים בגודל כוכב לכת, שיכולים להתמוטט תחת כוח המשיכה שלהם ליצירת ענקיות גז, ולדלג על תהליך ההטמעה של הליבה.
בעוד שההסתמכות הליבה תארך זמן רב, חוסר היציבות בדיסק יכול ליצור כוכבי לכת גדולים בזמן הרבה יותר קצר. זה יכול להסביר מציאת כוכבי לכת גדולים כל כך קרובים לכוכבים קטנים, כמו במקרה של GJ 3512.
המדענים שעומדים מאחורי עבודה זו מצאו גם מוזרים אחרים במערכת זו. הם אומרים שייתכן שיש כוכב לכת שלישי במערכת - גם ענקית גז - שהשפיע על GJ 3512b, וגרם למסלולו המוארך. נוכחותו של כוכב הלכת מושגת דרך מסלולו הלא שגרתי של GJ 3512b, ולא נצפתה. הצוות שעומד מאחורי המחקר אומר כי ככל הנראה הפלנטה השנייה נפלטה מהמערכת וכעת היא כוכב לכת נוכל.
יהיה צורך במחקר נוסף, עם כלים חזקים יותר, בכדי להבין טוב יותר את המערכת הזו. לדברי המחברים, זו הזדמנות נהדרת למקד את התיאוריות שלנו לגבי היווצרות פלנטרית. כפי שאומרים במסקנה של העיתון, "GJ 3512 מערכת מבטיחה מאוד מכיוון שהיא עשויה להיות מאופיינת במלואה וכך ממשיכה להציב אילוצים מחמירים על תהליכי התקרבות והגירה, כמו גם על היעילות של היווצרות כדור הארץ בדיסקים פרוטופלאנריים, והדיסק יחסי המסה לכוכב.
צוות חוקרים בינלאומי במחקר CARMENES (קלור אלטו ברזולוציה גבוהה לחיפוש אחר גמדים עם קוטג'ים חיצוניים עם כמעט אינפרא אדום ואצ'ל ספקטרוגרפים כמעט) עשה את העבודה הזו. הקונסורציום הזה מחפש גמדים אדומים, סוג הכוכבים הנפוץ ביותר בגלקסיה, בתקווה למצוא כוכבי לכת בעלי מסה נמוכה באזורי המגורים שלהם. לא רק CARMENES מייצרת מערך נתונים להבנת כוכבי ננס אדומים, אלא על ידי מציאת כוכבי לכת בגודל כדור הארץ, היא תספק מערכת עשירה של יעדי מעקב למחקר עתידי.
יותר:
- הודעה לעיתונות: Exoplanet ענק סביב כוכב זעיר מאתגר את ההבנה כיצד נוצרים כוכבי לכת
- נייר מחקר: אקסופלאנט ענק המקיף כוכב בעל מסה נמוכה מאוד מאתגר מודלים של היווצרות כוכבי לכת
- PlanetHunters.org: מה אנחנו באמת מבינים לגבי היווצרות פלנטרית?
- עבודת מחקר: סצינות קריאציות פלנטאריות שוחזרו: אינסטביליות דיסקיות נגד גרסאות גרסיות
- קרמניות
