Een planeet die niet zou moeten bestaan

artist impression GJ 3512b
Artist impression van de grote gasreus in zijn baan om de kleine rode dwerg. Credit: ESO

Astronomen hebben een grote planeet gevonden in een baan om een kleine ster. De planeet heeft een veel grotere massa dan theoretische modellen voorspellen. De verrassende ontdekking is gedaan door een Duits-Spaans team vanuit een sterrenwacht in het zuiden van Spanje. Onderzoekers van de universiteit van Bern in Zwitserland hebben onderzocht hoe de vreemde exoplaneet mogelijk is ontstaan.

De rode dwerg GJ 3512 bevindt zich op een afstand van 30 lichtjaar van de Aarde. De ster heeft een massa van slechts 1/10de zonsmassa maar is wel in het bezit van een hele grote planeet. Astronomen zijn verrast.

Rond dergelijke sterren zouden alleen planeten met de grootte en de massa van de aarde draaien of misschien de iets grotere super-Aardes. Echter de planeet GJ 312b is een grote planeet met een massa van ongeveer 0,5 maal de massa van Jupiter. Dat is veel meer dan theoretische modellen voorspellen bij dergelijke kleine sterren.

De merkwaardige planeet is gevonden door onderzoekers van het CARMENES-project. Dit is een Duits-Spaanse samenwerking die planeten rond de allerkleinste sterren zoekt. Voor dit doel is een nieuw instrument gebouwd dat is geïnstalleerd op de Calar Alto sterrenwacht. Deze ligt op een hoogte van 2100 meter in het zuiden van Spanje. Waarnemingen gedaan met deze infrarood spectrograaf lieten zien dat de kleine ster regelmatig naar ons toe en weer van ons af beweegt. Deze beweging wordt veroorzaakt door een begeleider die, in dit geval, erg zwaar is.

Het was een nogal onverwachte ontdekking dus de onderzoekers van CARMENES namen o.a. contact op met de onderzoeksgroep in Bern. Deze onderzoeksgroep is leidend op het gebied van de theorie over het ontstaan van planeten. Ze verzochten de groep om mee te denken over een aannemelijke verklaring voor het ontstaan van deze grote planeet. Het artikel waarin alle bijdrages zijn verwerkt in onlangs in het tijdschrift “Science” verschenen.

Bottom Up proces of instorten?

Het bestaande model over het ontstaan en de evolutie van planeten voorspelt dat er rond kleine sterren veel kleine planeten ontstaan. Dit is bijvoorbeeld zichtbaar bij het bekende planetenstelsel TRAPPIST-1. Deze ster, die vergelijkbaar is met GJ 3512, heeft zeven planeten die in massa overeenkomen of kleiner zijn dan de Aarde. In dit geval leverden de berekeningen met het model van Bern dezelfde resultaten op als de waarnemingen. Bij GJ 3512 ligt dat dus anders. Het model van de universiteit van Bern voorspelt dat er geen grote planeten voorkomen rond sterren als GJ 3512

Een mogelijke verklaring voor het feit dat het huidige model faalt is het mechanisme dat gebruikt wordt om planeetvorming te verklaren. Dit model heet kern accretie en het zegt dar planeten ontstaan door het geleidelijk groeien van kleinere objecten naar grotere massa’s toe. Dit wordt een bottom up proces genoemd.

Maar misschien is de grote planeet GJ 3512b op een heel andere manier ontstaan. Misschien is de planeet ontstaan als gevolg van zwaartekracht die een no groter object ineen deed storten.

Een deel van de gasschijf waar planeten uit ontstaan stort onder zijn eigen zwaartekracht in. Dit is een top down proces. Maar zelfs deze verklaring heeft zijn gebreken. Waarom is de planeet niet blijven groeien en dichter naar zijn ster verhuisd? Men zou verwachten beiden verwachten als de gasschijf voldoende massa had om onder zijn eigen zwaartekracht instabiel te worden. De planeet 3512b is daarom voor astronomen een belangrijke ontdekking die hun kennis over het ontstaan van planeten bij dergelijke kleine sterren moet verbeteren.

 

Artikel: “A Giant Exoplanet Orbiting a Very Low-Mass Star Challenges Planet Formation Models” 

 

Eerste publicatie: 29 september 2019
Bron: SpaceDaily