Berkat misi Kepler dan upaya lain untuk menemukan exoplanet, kami telah belajar banyak tentang populasi exoplanet. Kita tahu bahwa kita cenderung menemukan exoplanet bermassa super-Bumi dan Neptunus yang mengorbit bintang bermassa rendah, sementara planet yang lebih besar ditemukan di sekitar bintang yang lebih masif. Ini sejalan dengan teori akresi inti dari pembentukan planet.
Tetapi tidak semua pengamatan kami sesuai dengan teori itu. Penemuan planet mirip Jupiter yang mengorbit katai merah kecil berarti pemahaman kita tentang pembentukan planet mungkin tidak sejelas yang kita duga. Teori kedua pembentukan planet, yang disebut teori ketidakstabilan cakram, mungkin menjelaskan penemuan mengejutkan ini.
Bintang katai merah bernama GJ 3512 dan berjarak sekitar 31 tahun cahaya dari kita di Ursa Major. GJ 3512 adalah 0,12 kali massa Matahari kita, dan planet ini, GJ 3512b, adalah 0,46 kali massa Jupiter, minimum. Itu artinya bintang itu hanya sekitar 250 kali lebih besar daripada planet ini. Tidak hanya itu, tetapi hanya sekitar 0,3 AU dari bintang.
Bandingkan dengan Tata Surya kita, di mana Matahari lebih dari 1000 kali lebih besar dari planet terbesar, Jupiter. Angka-angka itu tidak bertambah ketika sampai pada teori akresi inti.
Teori akresi inti adalah teori yang paling banyak diterima untuk pembentukan planet. Pertambahan inti terjadi ketika partikel padat kecil bertabrakan dan membeku untuk membentuk benda yang lebih besar. Selama periode waktu yang lama, itu membangun planet. Namun ada batas untuk cara kerjanya.
Sekali sebuah inti padat hingga sekitar 10-20 kali ukuran Bumi terbentuk, ia cukup besar untuk mengalirkan gas, yang membentuk sebuah amplop atau atmosfer di sekitar inti padat. Kuncinya adalah bahwa pertambahan inti bekerja secara berbeda tergantung pada jarak dari bintang.
Di tata surya bagian dalam, bintang telah mengambil banyak materi yang tersedia, dan planet-planet yang lebih kecil terbentuk, seperti Bumi. Bumi juga memiliki atmosfer yang relatif kecil. Di tata surya luar, di luar apa yang disebut garis es, ada lebih banyak bahan dari planet untuk terbentuk, meskipun bahannya kurang padat. Itulah mengapa kita berakhir dengan raksasa gas dengan atmosfer yang banyak di Tata Surya bagian luar.
Tetapi dalam kasus GJ 3512, para peneliti menemukan beberapa kontradiksi dengan penjelasan akresi inti. Pertama-tama, alasan bintang-bintang bermassa rendah adalah karena seluruh cakram yang mereka bentuk memiliki bahan yang lebih sedikit. Bintang seperti GJ 3512 kehabisan bahan sebelum mereka bisa menjadi sangat besar. Dengan cara yang sama, ada lebih sedikit bahan yang tersisa di disk protoplanet untuk membentuk planet besar.
Dalam makalah mereka, mereka mengatakan bahwa "Pembentukan raksasa gas <GJ 3512b> dengan cara ini membutuhkan membangun inti planet besar setidaknya 5 massa Bumi." Mereka mengatakan bahwa itu tidak dapat terjadi di sekitar bintang bermassa rendah.
Sistem bintang baru ini tampaknya mengesampingkan teori akresi inti sebagai penjelasan. Planet ini terlalu masif dibandingkan dengan bintang. Tetapi ada teori lain yang disebut teori ketidakstabilan disk.
Ketika bintang muda terlahir dalam fusi, ia dikelilingi oleh cakram protoplanet material yang berputar yang tersisa dari pembentukan bintang. Planet terbentuk dari materi itu. Teori ketidakstabilan disk mengatakan bahwa disk yang berputar dari material dapat mendingin dengan cepat. Pendinginan yang cepat itu dapat menyebabkan material terkoagulasi menjadi bongkahan seukuran planet, yang dapat runtuh karena gravitasinya sendiri untuk membentuk gas raksasa, melewatkan proses akresi inti.
Sementara akresi inti akan memakan waktu lama, ketidakstabilan disk dapat membuat planet besar dalam waktu yang jauh lebih singkat. Itu bisa menjelaskan menemukan planet besar yang begitu dekat dengan bintang-bintang kecil, seperti dalam kasus GJ 3512.
Para ilmuwan di balik karya ini juga menemukan keanehan lain dalam sistem ini. Mereka mengatakan bahwa mungkin ada planet ketiga dalam sistem - juga raksasa gas - yang mempengaruhi GJ 3512b, menyebabkan orbitnya yang memanjang. Kehadiran planet itu disimpulkan melalui orbit GJ 3512b yang tidak biasa, dan tidak diamati. Tim di belakang penelitian mengatakan bahwa planet kedua kemungkinan dikeluarkan dari sistem dan sekarang menjadi planet jahat.
Perlu studi lebih lanjut, dengan instrumen yang lebih kuat, untuk memahami sistem ini dengan lebih baik. Menurut penulis, ini adalah peluang besar untuk menyempurnakan teori-teori pembentukan planet kita. Seperti yang mereka katakan dalam kesimpulan makalah, “GJ 3512 sistem yang sangat menjanjikan karena dapat sepenuhnya dikarakterisasi dan dengan demikian terus menempatkan batasan ketat pada proses akresi dan migrasi, serta pada efisiensi pembentukan planet dalam cakram protoplanet, dan cakram. rasio massa terhadap bintang.
Sebuah tim peneliti internasional dalam CARMENES (pencarian beresolusi tinggi Calar Alto untuk kurcaci M dengan Exoearths dengan Near-infrared dan optical Echelle Spectrographs) konsorsium melakukan pekerjaan ini. Konsorsium itu mencari katai merah, jenis bintang paling umum di galaksi, dengan harapan menemukan planet bermassa rendah di zona layak huni mereka. CARMENES tidak hanya menghasilkan set data untuk memahami bintang katai merah, tetapi dengan menemukan planet seukuran Bumi, ia akan memberikan serangkaian target tindak lanjut yang kaya untuk studi di masa depan.
Lebih:
- Siaran Pers: Planet luar raksasa di sekitar bintang kecil menantang pemahaman tentang bagaimana planet terbentuk
- Makalah Penelitian: Sebuah planet ekstrasurya raksasa yang mengorbit bintang yang sangat rendah menantang model pembentukan planet
- PlanetHunters.org: Apa yang Benar-Benar Kita Pahami Tentang Pembentukan Planet?
- Makalah Penelitian: SKENARIO PEMBENTUKAN RENCANA PERENCANAAN YANG DITUNDANGKAN: INTI-INSTABILITAS VERUS DISK-INSTABILITAS
- CARMENES
