Berkat misi Kepler dan usaha lain untuk mencari exoplanet, kami telah belajar banyak tentang populasi exoplanet. Kami tahu bahawa kemungkinan besar kita akan menjumpai planet-planet super-Bumi dan Neptunus yang mengorbit bintang-bintang berjisim rendah, sementara planet-planet yang lebih besar terdapat di sekitar bintang-bintang yang lebih besar. Ini sesuai dengan teori penambahan pembentukan planet.
Tetapi tidak semua pemerhatian kami mematuhi teori itu. Penemuan planet menyerupai Musytari yang mengorbit kerdil merah kecil bermaksud pemahaman kita tentang pembentukan planet mungkin tidak sejelas yang kita sangka. Teori kedua pembentukan planet, yang disebut teori ketidakstabilan cakera, mungkin menjelaskan penemuan yang mengejutkan ini.
Bintang kerdil merah dipanggil GJ 3512 dan jaraknya sekitar 31 tahun cahaya dari kami di Ursa Major. GJ 3512 adalah 0.12 kali jisim Matahari kita, dan planet ini, GJ 3512b, adalah 0.46 kali jisim Musytari, minimum. Ini bermakna bahawa bintang hanya lebih besar daripada 250 kali ganda lebih besar daripada planet ini. Bukan hanya itu, tetapi hanya sekitar 0.3 AU dari bintang.
Bandingkan dengan Sistem Suria kita, di mana Matahari lebih dari 1000 kali lebih besar daripada planet terbesar, Musytari. Angka-angka itu tidak bertambah ketika datang ke teori penambahan teras.
Teori penambahan teras adalah teori yang paling banyak diterima untuk pembentukan planet. Peningkatan teras berlaku apabila zarah pepejal kecil bertembung dan membeku untuk membentuk badan yang lebih besar. Dalam jangka masa yang panjang, yang membina planet. Terdapat had bagaimana ia berfungsi.
Setelah teras padat hingga sekitar 10-20 kali ukuran Bumi terbentuk, ia cukup besar untuk mengeluarkan gas, yang membentuk sampul atau atmosfer di sekitar teras padat. Kuncinya ialah penambahan teras berfungsi berbeza bergantung pada jarak dari bintang.
Dalam sistem suria dalaman, bintang telah mengambil banyak bahan yang ada, dan planet yang lebih kecil terbentuk, seperti Bumi. Bumi juga mempunyai atmosfera yang agak kecil. Dalam sistem suria luar, di luar apa yang disebut garis beku, terdapat lebih banyak bahan dari planet untuk terbentuk, walaupun bahannya kurang padat. Itulah bagaimana kita berakhir dengan gergasi gas dengan atmosfer bertenaga di Sistem Suria luar.
Tetapi dalam kes GJ 3512, para penyelidik menemui beberapa percanggahan dengan penjelasan penambahan inti. Pertama sekali, alasan bintang berjisim rendah adalah kerana keseluruhan cakera yang dihasilkannya mempunyai bahan yang kurang. Bintang seperti GJ 3512 kehabisan bahan sebelum boleh menjadi sangat besar. Dengan cara yang sama, masih ada sedikit bahan yang tersisa di cakera protoplanet untuk membentuk planet besar.
Dalam makalah mereka, mereka mengatakan bahawa "Pembentukan gergasi gas <GJ 3512b> dengan cara ini memerlukan pembinaan teras planet yang besar dengan sekurang-kurangnya 5 massa Bumi." Mereka mengatakan bahawa itu tidak boleh berlaku di sekitar bintang berjisim rendah.
Sistem bintang baru ini nampaknya mengesampingkan teori penambahan teras sebagai penjelasan. Planet ini terlalu besar berbanding bintang. Tetapi ada teori lain yang disebut teori ketidakstabilan cakera.
Apabila bintang muda dilahirkan dalam peleburan, bintang dikelilingi oleh cakera protoplanet berputar dari bahan yang tersisa dari pembentukan bintang. Planet terbentuk dari bahan itu. Teori ketidakstabilan cakera mengatakan bahawa cakera berputar bahan dapat menyejuk dengan cepat. Penyejukan yang cepat dapat menyebabkan bahan tersebut membeku menjadi potongan seukuran planet, yang dapat runtuh di bawah graviti mereka sendiri untuk membentuk raksasa gas, melewatkan proses penambahan inti.
Walaupun penambahan teras memerlukan masa yang lama, ketidakstabilan cakera dapat membuat planet besar dalam waktu yang lebih singkat. Itu dapat menjelaskan mencari planet besar yang hampir dengan bintang kecil, seperti dalam kes GJ 3512.
Para saintis di sebalik kerja ini mendapati keanehan lain dalam sistem ini juga. Mereka mengatakan bahawa mungkin ada planet ketiga dalam sistem ini - juga raksasa gas - yang mempengaruhi GJ 3512b, menyebabkan orbitnya memanjang. Kehadiran planet itu disimpulkan melalui orbit GJ 3512b yang tidak biasa, dan tidak diperhatikan. Pasukan di belakang kajian mengatakan bahawa planet kedua kemungkinan dikeluarkan dari sistem dan kini menjadi planet jahat.
Perlu lebih banyak kajian, dengan instrumen yang lebih hebat, untuk memahami sistem ini dengan lebih baik. Menurut penulis, ini adalah peluang terbaik untuk menyesuaikan teori pembentukan planet kita. Seperti yang mereka katakan dalam kesimpulan makalah, "GJ 3512 sistem yang sangat menjanjikan kerana mungkin dicirikan sepenuhnya dan dengan demikian terus meletakkan batasan ketat pada proses penambahan dan migrasi, serta pada kecekapan pembentukan planet dalam cakera protoplanet, dan cakera - nisbah jisim bintang.
Pasukan penyelidik antarabangsa di konsortium CARMENES (Calar Alto resolusi tinggi untuk kerdil M dengan Exoearths dengan Spektrograf Echelle jarak dekat dan optik) melakukan kerja ini. Konsortium itu mencari kerdil merah, jenis bintang yang paling biasa di galaksi, dengan harapan dapat menemukan planet berjisim rendah di zon yang dapat dihuni mereka. CARMENES tidak hanya menghasilkan satu set data untuk memahami bintang kerdil merah, tetapi dengan mencari planet berukuran Bumi, ia akan memberikan sekumpulan sasaran tindak lanjut yang kaya untuk kajian masa depan.
Lagi:
- Siaran Akhbar: Eksoplanet raksasa di sekitar bintang kecil mencabar pemahaman tentang bagaimana planet terbentuk
- Kertas Penyelidikan: Eksoplanet raksasa yang mengorbit bintang berjisim sangat rendah mencabar model pembentukan planet
- PlanetHunters.org: Apa Yang Kita Fahami Tentang Pembentukan Planet?
- Kertas Penyelidikan: SCENARIOS FORMASI PLANETER DISEDIAKAN: INSTABILITI DISKAUN TERAS VERSUS
- CARMENES
