Massieve “verboden planeet” draait om een kleine ster die slechts vier keer zo groot is
Astronomen hebben een ongewoon planetair systeem gevonden dat bestaat uit een planeet met de grootte van Jupiter in een baan om een kleine ster die slechts vier keer zo groot is. Deze “verboden” configuratie van een massieve planeet die rond een relatief kleine ster draait, kan theorieën over hoe gasreuzen ontstaan, uitdagen.
De extrasolaire planeet, of exoplaneet, draait om een rode dwergster genaamd TOI 5205 die veel koeler en kleiner is dan de Zon. Het kleine formaat en de relatief koele temperaturen van deze M-dwergsterren, het meest voorkomende type ster in ons sterrenstelsel, maken ze roder dan de Zon.
Hoewel deze klasse van sterren gemiddeld meer planeten om zich heen heeft dan andere stertypes werd eerder aangenomen dat het door hun ontstaansgeschiedenis onwaarschijnlijk is dat er gasreuzen omheen draaien. De ontdekking van deze exoplaneet – TOI 5205b – met behulp van de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) daagt dat concept uit. De planeet werd bevestigd en gekarakteriseerd door verschillende telescopen en instrumenten vanaf de Aarde.
De gastster, TOI-5205, is ongeveer vier keer groter dan Jupiter maar toch is het op de een of andere manier gelukt om een planeet ter grootte van Jupiter te vormen en dat is behoorlijk verrassend.
Hoewel er al eerder gasreuzen zijn gevonden rond M-dwergsterren is geen van hen gevonden in een baan om zo’n exemplaar met een lage massa van deze klasse van sterren zoals TOI-5205.
Planeten ontstaan in ronddraaiende schijven van gas en stof die protoplanetaire schijven worden genoemd en die jonge sterren omringen. Dit materiaal is het overblijfsel van dezelfde materie die instortte om de centrale ster te laten ontstaan. Wanneer dichte plekken onder hun eigen zwaartekracht instorten ontstaan er planeetkernen en die verzamelen weer meer materiaal.
Huidige modellen voor planeetvorming suggereren dat er voor het ontstaan van een gasreus materiaal nodig is gelijk aan 10 keer de massa van de Aarde. Dit vormt eerst een rotsachtige kern en deze kern verzamelt vervolgens gas en stof waaruit een schijf ontstaat die uitgroeit tot een gigantische planeet. Dit is een proces dat heel snel moet plaatsvinden.
In het begin, als er nog niet voldoende rotsachtig materiaal in de schijf zit om de oorspronkelijke kern te vormen dan kan hieruit ook geen gasreus ontstaan. En aan het eind, als de schijf verdampt voordat de massieve kern is gevormd, kan men ook geen gasreus maken. En toch ontstond TOI-5205b. Op basis van de nominale huidige kennis over planeetvorming zou TOI-5205b niet moeten bestaan; het is een “verboden planeet”.
Om je voor te stellen hoe onevenwichtig dit systeem is stel je je voor dat de Zon wordt platgedrukt tot een grapefruit. Die verkleining zou betekenen da de grootste gasreus in ons zonnestelsel, Jupiter, ongeveer de grootte van een doperwt krijgt. De verhouding in het TOI-5202 systeem lijkt meer op die van een erwt die om een citroen draait.
Het verschil in grootte is zo groot dat wanneer TESS de lichtval gebruikte die wordt veroorzaakt door een planeet die voor zijn ster passeert, bekend als de transitiemethode, die lichtval 7% van de totale lichtoutput van de ster was.
Dat maakt het dimmen van TOI-5205 door deze exoplaneet ter grootte van Jupiter tot de grootste bekende lichtval veroorzaakt door een exoplaneetovergang.
Deze extreme lichtdip of technisch gezien “grote doorgangsdiepte” zou het systeem ideaal kunnen maken voor vervolgonderzoek met de James Webb Space Telescope.
Waarnemingen met de JWST kunnen helpen bij het bepalen van de samenstelling van de atmosfeer van TOI-5205 b en kunnen licht werpen op de processen die deze verboden planeet hebben voortgebracht.
Het onderzoek is gepubliceerd in The Astronomical Journal.
Eerste publicatie: 25 februari 2023
Bron: space.com
