‘Alışılmadık derecede büyük’ ​​- Gökbilimciler var olmaması gereken bir gezegen keşfettiler

Penn State’teki araştırmacılar, aşırı soğuk bir cüce yıldızın yörüngesinde dönen, alışılmadık derecede büyük bir gezegen olan LHS 3154b’yi keşfettiler. Mevcut teorilerle çelişen bu keşif, yıldız ve gezegen oluşum süreçlerinin yeniden değerlendirilmesine yol açıyor.

Penn State araştırmacılarına göre, güneşine göre bu kadar büyük bir gezegenin keşfi, gezegenlerin ve güneş sistemlerinin oluşumu hakkında daha önce anlaşılan şeyleri sorguluyor.

30 Kasım’da dergide yayınlanan bir araştırmada BilimlerAraştırmacılar, kendisi de Güneş’ten dokuz kat daha küçük olan “ultra-soğuk” yıldız LHS 3154’ün yörüngesinde dönen, Dünya’nın kütlesinin 13 katından daha büyük bir gezegenin keşfedildiğini duyurdu. Yeni keşfedilen gezegenin kütlesinin, ev sahibi yıldıza oranı, Dünya ve Güneş’inkinden 100 kat daha fazladır.

Bu video, güneşine göre mevcut modellerin öngördüğünden çok daha büyük bir gezegen içeren yeni keşfedilen LHS 3154 sisteminin sanatsal bir temsilidir. Kredi bilgileri: Abigail Hope Minnich

Mevcut teorilere meydan okumak

Keşif, evrendeki en düşük kütleli ve en soğuk yıldız olan ultra soğuk bir cüce yıldızın etrafında yakın yörüngede bulunan bilinen en büyük gezegeni ortaya çıkarıyor. Bu keşif, mevcut teorilerin küçük yıldızların etrafında gezegen oluşumuna ilişkin öngörülerine aykırıdır ve ilk kez bu kadar yüksek kütleye sahip bir gezegenin, düşük kütleli bir yıldızın yörüngesinde gözlemlendiğini temsil etmektedir.

Penn State’de astronomi ve astrofizik profesörü ve makalenin ortak yazarı Suvrath Mahadevan, “Bu keşif, evren hakkında ne kadar az şey bildiğimizi gerçekten ortaya koyuyor” dedi. “Düşük kütleli bir yıldızın etrafında bu kadar büyük bir gezegen beklemiyorduk.”

LHS 3154, Dünyamız ve Güneşimiz arasındaki toplu karşılaştırmanın sanatsal sunumu. Kredi bilgileri: Pennsylvania Eyalet Üniversitesi

Yıldızların ve gezegenlerin oluşumu

Yıldızların büyük gaz ve toz bulutlarından oluştuğunu açıkladı. Bir yıldız oluştuktan sonra, gaz ve toz, yeni doğan yıldızın yörüngesinde dönen ve sonunda gezegenlere dönüşebilecek malzeme diskleri olarak kalır.

Mahadevan, “Düşük kütleli yıldız LHS 3154’ün etrafındaki gezegen oluşturucu diskin, bu gezegeni oluşturacak kadar katı kütleye sahip olması beklenmiyor” dedi. “Fakat öyle bir şey var ki, şimdi gezegenlerin ve yıldızların nasıl oluştuğuna dair anlayışımızı yeniden gözden geçirmemiz gerekiyor.”

Penn Eyaleti araştırmacıları Suvrath Mahadevan ve Megan Delamere, küçük bir yıldızın etrafında dönen devasa bir gezegenin keşfini açıklıyor. Kredi bilgileri: Pennsylvania Eyalet Üniversitesi

HPF kullanarak algılama

Araştırmacılar, LHS 3154b adı verilen devasa gezegeni, Mahadevan liderliğindeki bir bilim insanı ekibi tarafından Pensilvanya’da inşa edilen astronomik bir spektrograf kullanarak gözlemlediler. Yaşanabilir Bölge Gezegen Bulucu veya HPF adı verilen araç, güneş sistemimizin dışındaki en soğuk yıldızların yörüngesinde dönen ve yüzeylerinde yaşam için önemli bir bileşen olan sıvı su potansiyeli bulunan gezegenleri keşfetmek için tasarlandı.

Ultra soğuk yıldızların etrafındaki gezegenleri keşfetmek

Güneşimiz gibi yıldızların etrafındaki bu tür gezegenleri tespit etmek çok zor olsa da, aşırı soğuk yıldızların sıcaklığının düşük olması, yüzeylerinde sıvı su bulundurabilen gezegenlerin, yıldızlarına Dünya ve Güneş’ten çok daha yakın olduğu anlamına geliyor. Mahadevan, bu gezegenler ve yıldızları arasındaki bu kısa mesafenin, aşırı soğuk yıldızların daha düşük kütlesiyle bir araya gelmesiyle, gezegenin varlığını bildiren tespit edilebilir bir sinyalin ortaya çıktığını açıkladı.

Mahadevan, “Bunu bir yıldızın kamp ateşi gibi düşünün. Ateş ne ​​kadar soğursa, ısınmak için o ateşe o kadar yaklaşırsınız” dedi. “Aynı şey gezegenler için de geçerli. Yıldız daha soğuksa, sıvı su içerecek kadar sıcak olması için gezegenin o yıldıza daha yakın olması gerekecektir. Bir gezegenin aşırı soğuk yıldızına yeterince yakın bir yörüngesi varsa, yörüngedeki bir gezegen tarafından sürüklenirken yıldızın spektrumunun renginde veya ışığında çok hafif bir değişiklik görerek onu tespit edebiliriz.

Sanatçının, LHS 3154b’den düşük kütleli ana yıldızına doğru olası görünümü tasvir etmesi. Büyük kütlesi göz önüne alındığında, LHS 3154b muhtemelen Neptün benzeri bir bileşime sahiptir. Kredi bilgileri: Penn State

HPF’nin Önemi

Teksas’taki McDonald Gözlemevi’ndeki Hobby-Eberly Teleskobu’nda bulunan HPF, yakın yıldızlardan gelen kızılötesi sinyallerin bugüne kadarki en yüksek çözünürlüklü ölçümlerinden bazılarını sağlıyor.

Gumundur Stefansson, “HPF ile keşif yapmak çok özeldi, çünkü bu, düşük kütleli yıldızların etrafındaki bilinmeyen gezegen popülasyonlarına bakmak amacıyla sıfırdan tasarladığımız, geliştirdiğimiz ve inşa ettiğimiz yeni bir cihazdır” dedi. NASA Astrofizikte Sagan Üyesi Princeton Üniversitesi ve HPF’nin geliştirilmesine yardımcı olan ve Penn State’de yüksek lisans öğrencisi olarak bu çalışma üzerinde çalışan makalenin baş yazarı. “Artık meyvelerini topluyoruz, bazı yakın yıldızların etrafında dönen bu heyecan verici gezegen grubunun yeni ve beklenmedik yönlerini öğreniyoruz.”

Araç zaten önemli bilgiler verdi Keşif ve onay Stefansson, yeni gezegenlerin bulunduğunu ancak LHS 3154b gezegeninin keşfinin tüm beklentileri aştığını açıkladı.

Gezegen oluşumu teorilerini yeniden düşünmek

Penn State’de astronomi yüksek lisans öğrencisi ve araştırmanın ortak yazarı Megan Delamere, “HPF ve diğer cihazlarla yapılan mevcut araştırma çalışmalarına dayanarak, keşfettiğimiz nesneye benzer bir nesnenin muhtemelen oldukça nadir olduğu, dolayısıyla keşfi gerçekten heyecan vericiydi” dedi. proje. kağıt. “Gezegen oluşumuna ilişkin mevcut teorilerimiz gördüklerimizi açıklamakta zorluk çekiyor.”

Delamere, LHS 3154 yıldızının etrafında dönen devasa bir gezegenin keşfedilmesi durumunda, ekibin ölçümleri sonucu ağır gezegenin çekirdeğinin, gezegenin diskinde mevcut modellerin öngördüğünden daha fazla miktarda katı madde gerektireceğini açıkladı. Keşif aynı zamanda yıldız oluşumunun önceden anlaşılmasıyla ilgili soruları da gündeme getiriyor; çünkü LHS 3154 gibi yıldız çevresi diskteki kütle ve tozun gaza oranı – genç ve yeni oluştuğunda – on kat daha yüksek olmalıydı. Ekibin keşfettiği gibi devasa bir gezegen oluşturmak için gözlemlenenlerden.

Mahadevan, “Keşfettiğimiz şey, mevcut tüm gezegen oluşumu teorileri için olağanüstü bir test durumu sağlıyor” dedi. “HPF’yi tam da bunu yapmak için kurduk; galaksimizdeki en yaygın yıldızların nasıl gezegen oluşturduğunu keşfetmek ve bu gezegenleri bulmak.”

Referans: “Bir Neptün-Yığın ötegezegen Gumundur Stefansson, Suvrath Mahadevan, Yamila Miguel, Paul Robertson, Megan Delamere, Shubham Kanodia, Caleb I. Kanias, Joshua N. Wynn, Joe B. Neenan, Ryan tarafından yazılan “Düşük kütleli bir yıldızın etrafında yakın yörüngede olmak oluşum modellerine meydan okuyor” C. Therrien, Ray Holcomb, Eric B. Ford, Brianna Zawadzki, Brendan B. Bowler, Chad F. Bender, William D. Cochran, Scott Diddams, Michael Endell, Connor Frederick, Samuel Halverson, Fred Harty, Gary J. Hill, Andrea S.J. Lane, Andrew J. Metcalf, Andrew Munson, Lawrence Ramsay, Arpita Roy, Christian Schwab, Jason T. Wright ve Gregory Zeman, 30 Kasım 2023, Bilimler.
doi: 10.1126/science.abo0233

Makaledeki diğer Penn State yazarları Eric Ford, Brianna Zawadzki, Fred Harty, Andrea Lin, Lawrence Ramsay ve Jason Wright’tır. Bu makalenin diğer yazarları Princeton Üniversitesi’nden Joshua Wen, Leiden Üniversitesi’nden Yamila Miguel, Kaliforniya Üniversitesi’nden Paul Robertson, Irvine, Kaliforniya Üniversitesi’nden Ray Holcomb ve Kaliforniya Üniversitesi’nden Shubham Kanodia’dır. Carnegie Bilim EnstitüsüNASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden Caleb Kanias, Hindistan’ın Tata Temel Araştırma Enstitüsü’nden Joe Neenan, Carleton College’dan Ryan Therrien, Brendan Bowler, William Cochran, Michael Endel ve Austin’deki Texas Üniversitesi’nden Gary Hill ve Üniversiteden Chad Bender Teksas’ın Austin’inde. Arizona Üniversitesi, Scott Diddams, Colorado Üniversitesi’nden Connor Frederick ve Andrew Metcalf, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü Jet Tahrik Laboratuvarı’ndan Samuel Halvorson, Arizona Üniversitesi’nden Andrew Munson, Johns Hopkins Üniversitesi’nden Arpita Roy, Johns Hopkins Üniversitesi’nden Christian Schwab Avustralya’daki Macquarie Üniversitesi ve Hobby Telescope’tan Gregory Zeeman, Austin’deki Texas Üniversitesi’nden Eberly.

Bu çalışma Penn State’teki Ötegezegenler ve Yaşanabilir Dünyalar Merkezi, Pennsylvania Uzay Hibe Konsorsiyumu, Ulusal Havacılık ve Uzay İdaresi, Ulusal Bilim Vakfı ve Hysing-Simons Vakfı tarafından finanse edildi.