بفضل مهمة كبلر وجهود أخرى للعثور على كواكب خارج المجموعة الشمسية ، تعلمنا الكثير عن عدد الكواكب الخارجية. نحن نعلم أنه من المرجح أن نجد كواكبًا خارجية فائقة الكتلة وكوكبًا خارجيًا نبتون يدور حول نجوم ذات كتلة منخفضة ، بينما توجد كواكب أكبر حول نجوم أكثر كتلة. يتماشى هذا بشكل جيد مع نظرية التراكم الأساسية لتكوين الكواكب.
ولكن ليست كل ملاحظاتنا تتوافق مع هذه النظرية. إن اكتشاف كوكب يشبه كوكب المشتري يدور حول قزم أحمر صغير يعني أن فهمنا لتكوين الكواكب قد لا يكون واضحًا كما اعتقدنا. قد تفسر نظرية ثانية لتكوين الكواكب ، تسمى نظرية عدم استقرار القرص ، هذا الاكتشاف المدهش.
يسمى النجم القزم الأحمر GJ 3512 ويبعد عنا حوالي 31 سنة ضوئية في Ursa Major. GJ 3512 هو 0.12 ضعف كتلة شمسنا ، والكوكب ، GJ 3512b ، هو 0.46 مرة كتلة المشتري ، على الأقل. هذا يعني أن النجم أكبر ب 250 مرة من الكوكب. ليس هذا فقط ، ولكنه يبعد عن النجم 0.3 إيه يو فقط.
قارن ذلك بنظامنا الشمسي ، حيث تكون كتلة الشمس أكبر بأكثر من 1000 مرة من أكبر كوكب المشتري ، كوكب المشتري. لا تُجمع هذه الأرقام عندما يتعلق الأمر بنظرية التراكم الأساسي.
نظرية التراكم الأساسية هي أكثر النظريات المقبولة على نطاق واسع لتشكيل الكواكب. يحدث التراكم الأساسي عندما تتصادم الجسيمات الصلبة الصغيرة وتتخثر لتكوين أجسام أكبر. على مدى فترات طويلة من الزمن ، التي تبني الكواكب. هناك حد لكيفية عملها بالرغم من ذلك.
بمجرد أن يتشكل قلب صلب يصل إلى حوالي 10 إلى 20 مرة من حجم الأرض ، يصبح ضخمًا بما يكفي لتراكم الغاز الذي يشكل غلافًا أو غلافًا جويًا حول النواة الصلبة. المفتاح هو أن التراكم الأساسي يعمل بشكل مختلف اعتمادًا على المسافة من النجم.
في النظام الشمسي الداخلي ، استحوذ النجم على الكثير من المواد المتاحة ، وتشكل الكواكب الصغيرة ، مثل الأرض. للأرض جو صغير نسبيًا أيضًا. في النظام الشمسي الخارجي ، وراء ما يسمى خط الصقيع ، هناك الكثير من المواد من الكواكب التي تتكون منها ، على الرغم من أن المادة أقل كثافة. هكذا ينتهي الأمر بعمالقة الغازات ذات الأجواء الضخمة في النظام الشمسي الخارجي.
ولكن في حالة GJ 3512 ، وجد الباحثون بعض التناقضات مع تفسير التراكم الأساسي. بادئ ذي بدء ، السبب في أن النجوم منخفضة الكتلة هي أن القرص بأكمله الذي تتكون منه يحتوي على مواد أقل. نفدت المواد مثل GJ 3512 ببساطة قبل أن تصبح كبيرة جدًا. وعلى نفس المنوال ، تبقى مواد أقل في القرص الكواكب الأولية لتكوين كواكب كبيرة.
في ورقتهم ، يقولون إن "تكوين عملاق غاز <GJ 3512b> بهذه الطريقة يتطلب بناء نواة كوكبية كبيرة لا تقل عن 5 كتل أرضية." يقولون أن هذا لا يمكن أن يحدث حول مثل هذا النجم منخفض الكتلة.
يبدو أن هذا النظام النجمي الجديد يستبعد نظرية التراكم الأساسية كتفسير. الكوكب ضخم للغاية مقارنة بالنجم. ولكن هناك نظرية أخرى تسمى نظرية عدم استقرار القرص.
عندما يولد نجم شاب في انصهار ، فإنه محاط بقرص كوكبي أولي من مادة متبقية من تكوين النجم. تتكون الكواكب من تلك المادة. تقول نظرية عدم استقرار القرص أن القرص الدوار للمادة يمكن أن يبرد بسرعة. يمكن أن يتسبب هذا التبريد السريع في تخثر المادة إلى قطع بحجم الكوكب ، والتي يمكن أن تنهار تحت جاذبيتها الخاصة لتكوين عمالقة غازية ، متخطية عملية التراكم الأساسية.
في حين أن التراكم الأساسي سيستغرق وقتًا طويلاً ، يمكن أن يؤدي عدم استقرار القرص إلى إنشاء كواكب كبيرة في وقت أقصر. يمكن أن يفسر ذلك العثور على كواكب كبيرة قريبة جدًا من النجوم الصغيرة ، كما هو الحال في حالة GJ 3512.
وجد العلماء وراء هذا العمل شذوذات أخرى في هذا النظام أيضًا. يقولون أنه قد يكون هناك كوكب ثالث في النظام - أيضًا عملاق غاز - أثر على GJ 3512b ، مما تسبب في مداره المطول. يُستدل على وجود هذا الكوكب من خلال المدار غير المعتاد لـ GJ 3512b ، ولم تتم ملاحظته. يقول الفريق المسؤول عن الدراسة أنه من المحتمل أن يتم طرد الكوكب الثاني من النظام وهو الآن كوكب مارق.
سيستغرق الأمر المزيد من الدراسة باستخدام أدوات أكثر قوة لفهم هذا النظام بشكل أفضل. وفقًا للمؤلفين ، إنها فرصة رائعة لصقل نظرياتنا حول تكوين الكواكب. كما يقولون في استنتاج الورقة ، "GJ 3512 نظام واعد جدًا لأنه قد يكون مميزًا بشكل كامل وبالتالي يستمر في فرض قيود صارمة على عمليات التزايد والهجرة ، وكذلك على كفاءة تكوين الكوكب في أقراص الكواكب الأولية ، والقرص نسب الكتلة إلى النجوم.
قام بهذا العمل فريق دولي من الباحثين في مجموعة CARMENES (كالار ألتو عالية الدقة للبحث عن الأقزام M مع Exoearths مع الأشعة تحت الحمراء القريبة والبصرية الطيفية). يبحث هذا الكونسورتيوم عن الأقزام الحمراء ، وهي أكثر أنواع النجوم شيوعًا في المجرة ، على أمل العثور على كواكب منخفضة الكتلة في مناطقها الصالحة للسكن. لا تقوم CARMENES فقط بإنشاء مجموعة بيانات لفهم النجوم القزمة الحمراء ، ولكن من خلال إيجاد كواكب بحجم الأرض ، ستوفر مجموعة غنية من أهداف المتابعة للدراسة المستقبلية.
أكثر:
- بيان صحفي: كوكب خارجي عملاق حول نجم صغير يتحدى فهم كيفية تشكل الكواكب
- ورقة بحثية: كوكب خارجي ضخم يدور حول نجم منخفض الكتلة للغاية يتحدى نماذج تكوين الكوكب
- PlanetHunters.org: ما الذي نفهمه حقًا حول تكوين الكواكب؟
- ورقة بحثية: السيناريوهات الخاصة بتشكيل الكوكب التي تم الكشف عنها: عدم القدرة على تثبيت القرص المضغوط مقابل عدم استقرار القرص
- كارمن
