Astronómovia v novej štúdii publikovanej v žurnále The Astronomical Journal popísali objav nezvyčajného planetárneho systému pozostávajúceho z plynného obra obiehajúceho okolo malej hviezdy.

Podľa ich výsledkov ide o „zakázanú“ konfiguráciu masívnej planéty obiehajúcej okolo relatívnej malej hviezdy, ktorá spochybňuje naše teórie o vzniku plynných obrov. Na tému upozornil portál Space.

Objav „zakázanej“ konfigurácie

Ako píše portál ScienceAlert, novoobjavený plynný gigant s názvom TOI-5205b je planéta o veľkosti a hmotnosti Jupitera, ktorá obieha okolo červeného trpaslíka TOI-5205. Nezvyčajným túto sústavu robí práve veľkosť TOI-5205 (červený trpaslík) v porovnaní s objavenou exoplanétou.

Hviezda totiž nie je ani 4-krát väčšia, ako samotná exoplanéta. Navyše, TOI-5205b je veľmi blízko svojej hviezdy a jeden jej obeh trvá len 1,6 dňa.

Porovnanie veľkosti hostiteľskej hviezdy a novoobjavenej exoplanéty (vľavo) a porovnanie tejto exoplanéty s hviezdou podobnou Slnku. Katherine Cain courtesy of the Carnegie Institution for Science

Inými slovami, ide o ojedinelý prípad toho, kedy bola objavená tak obrovská planéta na obežnej dráhe tak malého červeného trpaslíka. Astronómovia zatiaľ vôbec nevedia, ako takýto zvláštny pár vznikol, pretože je to v rozpore s akceptovaným modelom formovania planét.

„Hostiteľská hviezdy TOI-5205 je len zhruba 4-krát väčšia, ako Jupiter,“ uviedol astronóm Shubham Kanodia. „Predsa sa jej nejakým spôsobom podarilo vytvoriť planétu o veľkosti Jupitera, čo je celkom prekvapujúce.“

Presnejšie, exoplanéta dosahuje 1,08-násobok hmotnosti a 1,03-násobok polomeru Jupitera, čo je 27,2 % polomeru jej centrálnej hviezdy a 39,4 % hmotnosti Slnka a 39,2 % polomeru Slnka.

Najmenšie hviezdy hlavnej postupnosti

Červené trpaslíky sú malé a relatívne chladné hviezdy hlavnej postupnosti. V podstate sú to najmenšie hviezdy hlavnej postupnosti, aké poznáme a tiež najmenej svietivé. Taktiež sú to najmenej hmotné telesá, vo vnútri ktorých môže ešte prebiehať termojadrová reakcia zlučovania prócia (ľahký vodík) na hélium.

ScreenShot/Dave Darling/YouTube

Najväčšou zaujímavosťou však je to, že tieto hviezdy spaľujú svoje zásoby vodíka tak pomaly, že ich predpokladaná životnosť sa udáva v biliónoch rokoch.

Inak povedané, od okamihu Veľkého tresku ešte neuplynulo dosť času, aby ktorýkoľvek červený trpaslík stihol opustiť hlavnú postupnosť (fáza horenia vodíka).

Aj keď sú tieto hviezdy tak malé a slabo viditeľné, ide o zďaleka najčastejšie vyskytujúce sa hviezdy v Mliečnej dráhe. Zaujímavé tiež je, že z doposiaľ potvrdených 5 250 exoplanét (tisícky čakajú na svoje potvrdenie), len 240 obieha okolo červených trpaslíkov, pričom len tucet z nich má minimálne veľkosť Jupitera.

Vznik planét a hviezd

Planéty vznikajú vo veľkých rotujúcich diskoch plných plynu a prachu známych ako protoplanetárne disky. Z tohto istého materiálu ešte predtým vznikla centrálna hviezda. Zo zvyšku materiálu, ktorý nebol spotrebovaný na kreovanie hviezdy, potom postupne začnú vznikať aj jadrá planét, na ktoré sa postupne nabaľuje ďalší a ďalší materiál.

Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC)

Podľa akceptovaných modelov je na zrod plynného obra potrebný materiál ekvivalentný 10-násobku hmotnosti Zeme. Z tohto materiálu najskôr vznikne jadro, ktoré postupne akumuluje plyn, z ktorého neskôr vyrastie obrovská plynná planéta. Celý proces však musí prebehnúť relatívne rýchlo.

To, čo vieme o formovaní planét a planetárnych systémov teda naznačuje, že takýto pár – malá hviezda a obrovská planéta, je veľmi nepravdepodobný. Dokonca natoľko nepravdepodobný, že vedci uviedli, že ide o „zakázanú“ planétu alebo konfiguráciu.

„Ak na začiatku v protoplanetárnom disku nie je dostatok kamenného materiálu na vytvorenie jadra, nemôže vzniknúť obrovská planéta. Plynný obor taktiež nevznikne, ak sa protoplanetárny disk vyparí skôr, ako sa ukončí proces formovania masívneho jadra. Aj napriek týmto úskaliam sa TOI-5205b vytvorila. Na základe nášho súčasného chápania formovania planéty by teda TOI-5205b nemala existovať; je to zakázaná planéta,“ uvádza Kanodia.

Ako sme objavili „zakázanú“ exoplanétu?

Samotná exoplanéta bola objavená pomocou metódy tranzitov. Ako objasnil pre portál FonTech.sk astronóm Ľubomír Hambálek, táto metóda je založená na dlhodobom pozorovaní hviezd, pričom z času na čas jej jas na nejakú dobu poklesne.

„Bavíme sa tu o úrovni menej ako pol percenta. Ak sa to opakuje pravidelne, môže to byť exoplanéta. Treba však vylúčiť niektoré špeciálne prípady, kedy môže ísť v skutočnosti o dvojhviezdu. Preto označujeme tieto objekty zatiaľ iba ako kandidátov na exoplanéty.“

V novej štúdii však exoplanéta pri prechode popred hviezdu spôsobila pokles svetla o celých 7 % celkového svetelného výkonu hviezdy, čo je doposiaľ najväčší známy pokles svetla spôsobený tranzitom exoplanéty.