Згідно з новим дослідженням під керівництвом вчених UCL (Університетський коледж Лондона) та Уорікського університету, зірки з масою менше половини маси нашого Сонця можуть мати гігантські планети типу Юпітера, що суперечить найбільш широко прийнятій теорії про те, як такі планети утворюються.
Газові гіганти, як і інші планети, утворюються з дисків матеріалу, що оточує молоді зірки. Відповідно до теорії акреції ядра, вони спочатку утворюють ядро з каменів, льоду та інших важких твердих речовин, притягуючи зовнішній шар газу, коли це ядро стає достатньо масивним (приблизно в 15-20 разів більше, ніж Земля).
Однак зірки з малою масою мають диски з малою масою, які, за прогнозами моделей, не забезпечать достатньо матеріалу для формування газового гіганта таким чином, або, принаймні, не достатньо швидко, перш ніж диск розпадеться.
Дослідники розглянули 91306 зірок малої маси, використовуючи спостереження з супутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), і в 15 випадках виявили провали в яскравості світла, що відповідає газовому гіганту, що проходить перед зіркою.
П’ять із 15 потенційних планет-гігантів було підтверджено як планети за допомогою незалежних методів. Одна з цих підтверджених планет обертається навколо зірки, яка становить п’яту масу Сонця – що було б неможливо згідно з моделями формування планет.
Одна з можливих інтерпретацій полягає в тому, що газові гіганти утворюються не через аккрецію ядра, а через гравітаційну нестабільність, коли диск, що оточує зірку, розпадається на згустки пилу та газу розміром із планету. Якщо це так, то зірки з малою масою можуть мати дуже великі газові гіганти, маса яких у два-три рази перевищує масу Юпітера. Однак це вважається малоймовірним, оскільки диски навколо зірок з малою масою не видаються достатньо масивними, щоб роздробитися таким чином.
Інше пояснення, кажуть дослідники, полягає в тому, що астрономи недооцінили, наскільки масивним може бути диск зірки, тобто малі зірки можуть утворювати гігантські планети за допомогою акреції ядра.
Це може бути тому, що ми неправильно розрахували масу дисків, які ми можемо спостерігати в телескопи, або тому, що диски мають більшу масу на початку життя зірки, коли їх дуже складно спостерігати (оскільки вони поміщені в хмари пилу), порівняно з пізнішим періодом життя зірки, коли ми можемо їх спостерігати.
У своїй статті дослідники намагалися визначити, як часто гігантські планети виникають навколо зірок з малою масою, перевіряючи, чи відповідає ця частота появи тим, що передбачають моделі акреції ядра.
Вони використали алгоритм для ідентифікації сигналів транзитних газових гігантів у світлі, випромінюваному зірками з малою масою. Потім вони перевірили ці сигнали, відкинувши низку помилкових спрацьовувань.
Щоб визначити, наскільки ймовірно, що їхній метод виявить фактичні газові гіганти, що обертаються навколо цих зірок, вони вставили симуляції тисяч сигналів транзитних планет у фактичні дані про світло зірок від TESS, а потім запустили свій алгоритм, щоб побачити, скільки з цих планет буде виявлено.
Зараз дослідники працюють над тим, щоб підтвердити як планети (або виключити) дев’ять із 15 планет-кандидатів, які вони ідентифікували (наразі п’ять підтверджено як планети, з одним помилковим результатом). Ці кандидати потенційно можуть бути зірками-компаньйонами або може бути інша причина падіння яскравості.
Команда визначить масу цих об’єктів, шукаючи «коливання» в положенні головної зірки, що вказує на можливе гравітаційне перетягування планети. Це коливання можна виявити за допомогою спектроскопічного аналізу зоряного світла – вимірювання різних смуг світла для відстеження руху зірки від нас або до нас.
