GJ 3512b, planeta uriaşă despre care astronomii cred că nu ar trebui să existe, cel puţin în conformitate cu teoriile actuale

Planeta uriaşă numită GJ 3512b este similară cu Jupiter, dar este neobişnuit de mare în comparaţie cu steaua în jurul căreia orbitează. Acest lucru contrazice o idee larg răspândită despre modul în care se formează planetele.

Steaua în jurul căreia se roteşte, care se află la 284 miliarde de kilometri distanţă, este o pitică roşie de tip M, cea mai frecventă în galaxia noastră.

Descoperirea a fost făcută de o echipă internaţională de cercetători şi a fost publicată săptămâna aceasta în Science.

"Este foarte emoţionant deoarece de multă vreme ne întrebăm dacă planetele gigante, precum Jupiter şi Saturn, se pot forma în jurul unor stele atât de mici", a spus profesorul Peter Wheatley de la Universitatea din Warwick din Regatul Unit, care nu a fost implicat în studiu.

"Credinţa generală până acum era că aceste planete nu existau, dar nu puteam fi siguri, pentru că stelele mici sunt foarte slabe, ceea ce le face dificil de studiat, deşi sunt mult mai frecvente decât stelele precum Soarele", a relatat Wheatley pentru BBC.

Cercetătorii au folosit telescoapele din Spania şi Statele Unite pentru a urmări acceleraţiile gravitaţionale ale stelei, potenţial cauzate de planetele care o orbitează.

Pitica roşie are o masă mai mare decât GJ 3512b, dar diferenţa de dimensiuni este mult mai mică decât între, de exemplu, Soare şi Jupiter.

Steaua are o masă care este, cel mult, de 270 de ori mai mare decât planeta. Prin comparaţie, se estimează că Soarele este de 1.050 de ori mai masiv decât Jupiter.

Astronomii folosesc simulări computerizate pentru a-şi construi teoriile despre modul în care planetele se formează din nori sau "discuri" de gaz şi praf care orbitează stelele tinere. Aceste simulări prezic că multe planete mici ar trebui să se aglomereze în jurul micilor stele pitice de tip M.

„În jurul unor astfel de stele ar trebui să existe doar planete de mărimea Pământului sau super planete ceva mai masive”, a declarat co-autorul studiului Christoph Mordasini, profesor la Universitatea Berna, Elveţia.

Un exemplu în viaţa reală a unui sistem planetar care se potriveşte cu teoria descrisă este o stea cunoscută sub numele de Trappist-1.

Această stea, aflată la 369 miliarde de kilometri (39 de ani lumină) de Soare, adăposteşte un sistem de şapte planete, toate cu mase aproximativ egale sau uşor inferioare cu cea a planetei Pământ.

„Cu toate acestea, GJ 3512b este o planetă uriaşă cu o masă aproximativ cu jumătate mai mare decât cea a lui Jupiter şi, prin urmare, cel puţin un ordin de magnitudine mai masivă decât planetele prezise de modelele teoretice pentru o stea atât de mică”, spune profesorul Mordasini.

Constatarea contestă ideea răspândită de formare a planetelor, cunoscută sub denumirea de acumulare de nuclee.

„În general, credem că planetele uriaşe îşi încep viaţa ca un nucleu îngheţat, orbitând departe într-un disc de gaz care înconjoară o stea tânără şi care apoi cresc rapid atrăgând gaz asupra lor”, a spus profesorul Wheatley.

„Dar autorii studiului susţin că discurile din jurul unor stele mici nu oferă suficient material pentru ca acest lucru să funcţioneze. Dimpotrivă, consideră că este mai probabil ca planeta să se fi format brusc atunci când o parte a discului s-a prăbuşit din cauza propriei sale gravitaţii."

Autorii articolului publicat în Science sugerează că un astfel de colaps poate avea loc atunci când discul de gaz şi praf are mai mult de o zecime din masa stelei-mamă. În aceste condiţii, efectul gravitaţional al stelei devine insuficient pentru a menţine discul stabil.

Materia discului se întinde spre interior pentru a forma un grup gravitaţional unit, care în cele din urmă dezvoltă o planetă. Ideea acestui studiu prezice că acest colaps are loc departe de stea, în timp ce planetele se pot dezvolta mult mai aproape.

GJ 3512b are o orbită ovală de 204 zile în jurul stelei sale. În majoritatea timpului, distanţa dintre această planetă şi steaua sa este mai mică decât cea dintre Mercur şi Soare.

Orbita excentrică a acestui gigant de gaz indică prezenţa altor planete uriaşe care orbitează mai în depărtare şi ar fi putut să-i distorsioneze orbita.

„Până acum, singurele planete a căror formare era compatibilă cu instabilităţile de disc au fost o mână de planete tinere, fierbinţi şi foarte masive, departe de stelele lor gazdă”, a declarat Hubert Klahr, de la Max-Planck-Institut fur Astronomie (Max Planck Institute for Astronomy, MPIA) din Germania şi coautor al studiului.

„Cu GJ 3512b, avem acum un candidat extraordinar pentru o planetă care ar fi putut să apară din instabilitatea unui disc în jurul unei stele cu foarte puţină masă. Această constatare ne duce la revizuirea modelelor noastre.”

Articol ştiinţific de referinţă: The world that came in from the cold; Science 27 Sep 2019: Vol. 365, Issue 6460, pp. 1382-1383
DOI: 10.1126/science.aay7775