Laut einer neuen Studie haben Astronomen einen riesigen, Jupiter-ähnlichen Planeten an einem unerwarteten Ort entdeckt, der einen kleinen, nahe gelegenen roten Zwergstern umkreist.
Die Entdeckung eines so großen Planeten um einen so kleinen Stern könnte Astronomen dazu zwingen, die Entstehung von Planeten zu überdenken, sagten die Forscher.
Rote Zwerge sind die häufigste Art von Sternen im Universum und machen mehr als 70% der Sterne im Kosmos aus. Diese Sterne sind klein und kalt, normalerweise etwa ein Fünftel so massereich wie die Sonne und bis zu 50-mal dunkler. So häufig wie rote Zwerge sind, umkreisen nur etwa 10% der bisher entdeckten 4.000 Exoplaneten diese Sterne.
Unter Verwendung der astronomischen Observatorien Calar Alto, Sierra Nevada und Montsec in Spanien und des Observatoriums Las Cumbres in Kalifornien analysierten die Forscher den nahe gelegenen roten Zwergstern GJ 3512, der sich etwa 31 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. GJ 3512 ist ungefähr ein Achtel der Sonnenmasse, fast ein Siebtel des Sonnendurchmessers und weniger als ein Hundertstel so hell wie Die Sonne.
Unerwartet entdeckten die Wissenschaftler um diesen roten Zwerg herum einen Gasriesenplaneten namens GJ 3512b, dessen Masse fast halb so groß war wie die des Jupiter. GJ 3512b umkreist seinen Stern in einer Entfernung von etwa einem Drittel einer astronomischen Einheit (AU), der durchschnittlichen Entfernung zwischen Erde und Sonne (die etwa 150 Millionen Kilometer beträgt).
Dieser Gasriese ist ein viel größerer Planet, als frühere Arbeiten vermuten ließen, einen so winzigen Stern zu umkreisen. Zum Vergleich: Während die Sonne etwa das 1.050-fache der Jupitermasse beträgt, ist GJ 3512 nur etwa das 250-fache der Masse von GJ 3512b, sagte der Studienleiter Juan Carlos Morales, Astrophysiker am Institut für Weltraumwissenschaften in Barcelona, Spanien.
"Die Statistik von Exoplaneten Bisher gefundene scheinen darauf hinzudeuten, dass massearme Sterne typischerweise kleine Planeten wie die Erde oder Mini-Neptune beherbergen ", sagte Morales gegenüber Space.com." Das am meisten akzeptierte Modell der Planetenbildung, das Kernakkretionsmodell, weist ebenfalls in diese Richtung. Aber hier zeigen wir das Gegenteil - das heißt, wir haben einen Gasriesenplaneten gefunden, der einen Stern mit sehr geringer Masse umkreist. "
Die Wissenschaftler fanden auch Hinweise auf eine andere potenzielle Welt um GJ 3512, einen Planeten mit Neptunmasse, von dem sie schätzten, dass er mehr als ein Sechstel der Jupitermasse beträgt. Sie schlugen vor, dass dieser Planet in einer Entfernung von mehr als 1,2 AE umkreist, aber es bleibt ungewiss, ob diese Welt tatsächlich existiert.
Darüber hinaus schlugen die Forscher vor, dass ein anderer massereicher Planet einst GJ 3512 umkreist haben könnte. Die langgestreckte, ovale Umlaufbahn von GJ 3512b um den Roten Zwerg deutet darauf hin, dass der Gasriese einmal in ein Tauziehen mit einer anderen riesigen Welt geraten war, die später kam aus dem System geschleudert und dem interstellaren Raum einen Schurkenplaneten hinzugefügt.
Bis jetzt hatten Astronomen das gedacht Kernakkretionsmodell könnte die Entstehung von Jupiter und Saturn sowie vieler anderer Gasriesen erklären, die um ferne Sterne entdeckt wurden. Dieses Modell geht davon aus, dass Riesenplaneten in zwei Phasen geboren werden. Erstens bilden sich 10- bis 15-fache Kerne aus Gestein und Eis in der protoplanetaren Scheibe aus Gas und Staub, die neugeborene Sterne umgibt. Nachdem eine kritische Masse erreicht ist, akkumulieren diese Kerne schnell große Mengen an Wasserstoff und Heliumgas.
Sterne mit geringer Masse wie rote Zwerge sollten proportional massearme protoplanetare Scheiben haben, sodass diese Scheiben wahrscheinlich weniger Material enthalten, um Gasriesen zu bilden. Wenn ja, kann das Kernakkretionsmodell die riesige Größe von GJ 3512b nicht erklären, sagten Morales und seine Kollegen.
Stattdessen schlugen die Forscher vor, dass die sogenannten Festplatteninstabilitätsmodell der Planetenbildung kann helfen, GJ 3512b zu erklären. Dieses Modell geht davon aus, dass eine instabile protoplanetare Scheibe in Gas- und Staubklumpen zersplittern kann, die dann unter ihrer eigenen Schwerkraft direkt zusammenbrechen können, um einige oder vielleicht alle Gasriesen zu bilden, ohne dass ein fester Kern wie ein Keim wirken muss.
"Zum ersten Mal haben wir einen Exoplaneten genau charakterisiert, der nicht durch das Kernmodell der Akkretionsbildung erklärt werden kann", sagte Morales. "Dieser Exoplanet beweist, dass das Gravitationsinstabilitätsmodell eine Rolle bei der Bildung von Riesenplaneten spielen kann."
Die Forscher überwachen dieses System weiterhin, um mehr über seine zweite potenzielle Welt und vielleicht noch mehr Planeten zu erfahren, sagte Morales. Außerdem untersuchen sie weitere 300 rote Zwerge, um nach weiteren Exoplaneten zu suchen, fügte er hinzu.
Die Wissenschaftler detailliert ihre Ergebnisse heute online (26. September) in der Zeitschrift Science.
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