Deze zware exoplaneet past eigenlijk niet bij deze ultrakoele dwergster
De huidige theorieën voorspellen dat sterren met een lage massa zelden planeten herbergen met een massa die groter is dan die van Neptunus (17 aardmassa’s).
In de spectrale classificatie van sterren zijn de sterren met de laagste massa – de M-dwergen – de meest voorkomende sterren in de buurt van de Zon en in het hele sterrenstelsel.
Gasreuzenplaneten zijn veel zeldzamer bij M-dwergen dan bij de massievere F-, G- en K-dwergen, en planeten die rond M-dwergen draaien zijn doorgaans minder zwaar dan Neptunus.
De eigenschappen van planeten rond de minst massieve (minder dan 0,25 zonsmassa) en koelste M-dwergen – de ultrakoele dwergen – zijn echter nog steeds slecht bekend.
Dit komt omdat ultrakoele dwergen zwak zijn en het grootste deel van hun straling uitzenden op infrarode golflengten, waar technologieën voor het vinden van planeten nog niet zo goed zijn ontwikkeld als op optische golflengte.
Twee emblematische planetaire system in rond ultrakoele dwergen zijn TRAPPIST-1 en de Ster van Teegarden, die beide beschikken over compacte systemen van kleine en potentiële rotsachtige planeten.
Het ontstaan van dergelijke systemen is verenigbaar et de theorie van kernaanwas, waarbij de uitkomst van planeet vorming sterk afhangt van de veronderstelde totale massa van kleine vaste deeltjes 9stof) binnen de protoplanetaire schijf.
Waarnemingen van protoplanetaire schijven laten zien dat de stofmassa bij sterren met een lage massa doorgaans lager is, waardoor het mogelijk wordt planeten met dezelfde massa als de Aarde te vormen, maar niet veel massievere planeten.
De onzekerheden in de modellen en de grote waargenomen spreiding in stofmassa’s doen echter de intrigerende mogelijkheid rijzen dat planetesimale kernaanwas er, althans af en toe, toe zou kunnen leiden dat een ster met een lage massa planeten in een nabije baan kan vormen met een massa van meer dan 10 aardmassa’s.
Er zijn inderdaad enorme kandidaat-planeten gevonden rond een paar ultrakoele sterren, maar in alle gevallen hebben de planeten zeer brede banen.
Met behulp van nauwkeurige radiale snelheidsmetingen van de Habitable-zone Planet Finder (HPF) spectrograaf observeerden de onderzoekers de ster LHS 3154, een ultrakoele ster die 9 keer minder zwaar is dan de Zon.
De ster, ook bekend als TIC 24108819, bevindt zich op een afstand van 51,4 lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Hercules.
De astronomen ontdekten Dopplerverschuivingen in hun gegevens als gevolg van een exoplaneet met een massa van 13,2 aardmassa’s, wat bijna de massa van Neptunus is.
De exoplaneet, genaamd LHS 3154 b, heeft een omlooptijd van 3,7 dagen.
De onderzoekers voerden ook planeetvormingssimulaties uit om aan te tonen dat de hoeveelheid stof in de protoplanetaire schijf die LHS 3154b vormde minstens tien keer groter zou moeten zijn dan doorgaans wordt waargenomen in de protoplanetaire schijven rond sterren met een lage massa.
De detectie van LHS 3154b bevestigt voor het eerst dat ultrakoele dwergen enorme nabije planeten kunnen vormen, aldus de onderzoekers.
Zowel de kernaccretie- als de zwaartekrachtinstabiliteitstheorieën voor planeetvorming hebben moeite om dit systeem te verklaren.
Vooral in het scenario van kernaanwas zou de stofmassa van de protoplanetaire schijf een ordegrootte groter moeten zijn dan normaal gesproken wordt waargenomen bij protoplanetaire schiwaarnemingen van ultrakoele sterren.
Het artikel van het team is gepubliceerd in het tijdschrift Science.
Artikel: Guðmundur Stefánsson et al. 2023. A Neptune-mass exoplanet in close orbit around a very low-mass star challenges formation models. Science 382 (6674): 1031-1035; doi: 10.1126/science.abo0233
Eerste publicatie: 2 december 2023
Bron: sci-news
