Przejdź do treści

Najmniejsza planeta, jaka mogłaby powstać

Planeta krążąca wokół brązowego karła

Pod względem wielkości, nasze Słońce dalekie jest od bycia pospolitym, a większość gwiazd Drogi Mlecznej ma jedynie ułamek masy Słońca. Masy najmniejszych z nich, zwanych skrajnie chłodnymi karłami (UCD), wahają się pomiędzy 10 a 100 masami Jowisza (zaledwie 1-10% masy Słońca). Mimo niewielkich proporcji uważa się, że UCD stanowią około 15-30% całkowitej liczby gwiazd w naszej galaktyce.

W przypadku najmniejszych UCD (zwanych także brązowymi karłami) rozróżnienie pomiędzy gwiazdą a planetą może być dość płynne. Obiekty te są zbyt małe i zbyt zimne, aby spalać w swoich jądrach wodór w hel jak zwykłe gwiazdy. Zamiast tego uważa się, że są zdolne do syntezy deuteru lub litu. Ponieważ obiekty te są zasilane inaczej niż ich więksi kuzyni, powstające wokół nich dyski protoplanetarne prawdopodobnie także są różne. Formowanie się planet może zatem dać coś raczej egzotycznego.

Autorzy artykułu starają się lepiej zrozumieć, jakiego rodzaju planety mogą się tworzyć wokół tak maleńkich gwiazd. Do tego celu wykorzystali model syntezy populacji planet, aby przewidzieć, jak powinna wyglądać „przeciętna” planeta UCD. W samym sercu model syntezy populacji planet przewiduje takie właściwości, jak rozmiar, skład i orbity planet, na podstawie szeregu parametrów wejściowych związanych z gwiazdą macierzystą i dyskiem protoplanetarnym. Jest to bardzo dobry sposób na udzielenie odpowiedzi na pytania, takie jak: czy planety wokół UCD w ogóle mogą się tworzyć? Czy są skaliste czy gazowe? Jaki wpływ te odpowiedzi będą miały na nasze wątpliwości dotyczące procesów formowania się planet?

Na początku, autorzy modelują wzrost  kilku protoplanet osadzonych w dysku gazu, pyłu i kryształów. Gdy protoplanety gromadzą się w materii stałej (poprzez akrecję kryształów), oddziaływania grawitacyjne z dyskiem gazowym przyciągają planety bliżej gwiazdy. Podczas, gdy wokół modelowanego karła typu M tworzą się planety wielkości Ziemi, wokół brązowego karła planety nie rosną większe niż Mars.

Później naukowcy zbadali znacznie szerszy zakres warunków początkowych. W szczególności różnią się trzy właściwości: masa gwiazdy macierzystej, rozkład początkowy protoplanet oraz czy protoplanety powstały wcześniej i były masywne (gdy dysk był niestabilny grawitacyjnie) czy powstały później i były mniejsze (po tym, jak ilość gazu w dysku nieco się zmniejszyła).

Kluczową rzeczą wynikającą z symulacji jest to, że wszystkie planety, jakie będą się formować wokół UCD, nie będą większe niż Ziemia. Chociaż zespół dopuszcza nagromadzenie się gazu na planetach, odpowiednie do tego warunki nigdy nie są spełnione – nie ma tu egzo-Jowisza! W przypadku, gdy planety powstają poprzez zapadanie grawitacyjne, rozmiar powstałej planety skaluje się liniowo z rozmiarem gwiazdy macierzystej. Jeżeli jednak protoplanety powstają później, to skalowanie staje się znacznie bardziej ostre, a wokół brązowych karłów powstają absolutnie maleńkie planety.

Chociaż warunki w dyskach protoplanetarnych UCD są znacząco inne niż w ich bardziej masywnych odpowiednikach, formowanie się planet w tych układach wciąż wydaje się nieuniknione. Idea układów miniaturowych światów krążących wokół słabej, letniej, nieudanej gwiazdy może na początku wydawać się dziwnie egzotyczna, ale może wcale nie jest taka obca. W końcu mamy nieudaną gwiazdę otoczoną maleńkimi światami tutaj, w Układzie Słonecznym :) (chodzi o Jowisza).

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
The Little Planets That Could

Pebble-driven Planet Formation around Very Low-mass Stars and Brown Dwarfs

Źródło: Astrobites

Na ilustracji: Wizja artystyczna miniaturowej planety krążącej wokół brązowego karła. Źródło: Nick Oberg