Når det gjelder hvordan og hvor planetariske systemer dannes, trodde astronomer at de hadde et ganske godt grep om ting. Den dominerende teorien, kjent som Nebular Hypothesis, sier at stjerner og planeter dannes fra massive skyer av støv og gass (dvs. nebularer). Når denne skyen opplever gravitasjonskollaps i sentrum, danner dens gjenværende støv og gass en protoplanetær skive som til slutt trekker seg til å danne planeter.
Når man studerte den fjerne stjernen NGTS-1 - en M-type (rød dverg) som ligger omtrent 600 lysår unna, oppdaget et internasjonalt team ledet av astronomer fra University of Warwick en massiv “varm Jupiter” som virket altfor stor å være i bane rundt en så liten stjerne. Oppdagelsen av denne "monsterplaneten" har naturlig nok utfordret noen tidligere holdte forestillinger om planetdannelse.
Studien, med tittelen “NGTS-1b: A hot Jupiter transiting an M-dwarf”, dukket nylig opp i Månedlige merknader fra Royal Astronomical Society. Teamet ble ledet av Dr. Daniel Bayliss og professor Peter Wheatley fra University of Warwick og inkluderte medlemmer fra Genève-observatoriet, Cavendish Laboratory, det tyske luftfartssenteret, Leicester Institute of Space and Earth Observation, TU Berlin Center for Astronomi og astrofysikk, og flere universiteter og forskningsinstitutter.
Funnet ble gjort ved hjelp av data innhentet av ESOs Next-Generation Transit Survey (NGTS) anlegg, som ligger ved Paranal Observatory i Chile. Dette anlegget drives av et internasjonalt konsortium av astronomer som kommer fra universitetene i Warwick, Leicester, Cambridge, Queen's University Belfast, Genève observatorium, det tyske flysenteret og University of Chile.
Ved hjelp av et komplett utvalg av full-robot kompakte teleskoper er denne fotometriske undersøkelsen et av flere prosjekter som er ment å komplimentere Kepler romteleskop. Som Kepler, den overvåker fjerne stjerner for tegn på plutselige fall i lysstyrken, som er en indikasjon på en planet som passerer foran (aka. "transiterende") stjernen, relativt til observatøren. Når de undersøkte data hentet fra NGTS-1, den første stjernen som ble funnet av undersøkelsen, gjorde de et overraskende funn.
Basert på signalet produsert av eksoplaneten (NGTS-1b), slo de fast at det var en gassgigant som var omtrent like stor som Jupiter og nesten like massiv (0,812 Jupitermasser). Dens omløpstid på 2,6 dager indikerte også at den går i bane rundt nær stjernen - omtrent 0,0326 AU - som gjør den til en "varm Jupiter". Basert på disse parametrene estimerte teamet også at NGTS-1b opplever temperaturer på omtrent 800 K (530 ° C; 986 ° F).
Funnet kastet teamet etter en løkke, da det antas å være umulig for planeter av denne størrelsen å danne seg rundt små stjerner av M-type. I samsvar med gjeldende teorier om planetdannelse antas røde dvergstjerner å være i stand til å danne steinete planeter - noe det fremgår av de mange som er blitt oppdaget rundt røde dverger fra sent - men er ikke i stand til å samle nok materiale til å lage planeter av Jupiter-størrelse .
Som Dr. Daniel Bayliss, en astronom ved Universitetet i Genève og hovedforfatteren på papiret, kommenterte i pressemelding fra University of Warwick:
"Oppdagelsen av NGTS-1b var en fullstendig overraskelse for oss - så massive planeter var ikke antatt å eksistere rundt så små stjerner. Dette er den første eksoplaneten vi har funnet med vårt nye NGTS-anlegg, og vi utfordrer allerede den mottatte visdommen om hvordan planeter dannes. Utfordringen vår er å nå finne ut hvor vanlige disse typer planeter er i Galaxy, og med det nye NGTS-anlegget er vi godt rustet til å gjøre nettopp det. ”
Det som også er imponerende er det faktum at astronomene i det hele tatt merket transitt. Sammenlignet med andre klasser av stjerner er stjerner av M-type de minste, kuleste og dimmeste. I det siste har steinete kropper blitt oppdaget rundt dem ved å måle skift i deres stilling i forhold til Jorden (også kalt Radial Velocity Method). Disse skiftene er forårsaket av tyngdekraften fra en eller flere planeter som får planeten til å "vingle" frem og tilbake.
Kort sagt, det lave lyset fra en stjerne av M-type har gjort at overvåking av dem for fall i lysstyrken (også transittmetoden) er svært upraktisk. Imidlertid var teamet i stand til å overvåke lapper av nattehimmelen i mange måneder ved å bruke NGTSs rødfølsomme kameraer. Over tid la de merke til fall som kom fra NGTS-1 hver 2,6 dag, noe som indikerte at en planet med en kort baneperiode med jevne mellomrom passerte foran den.
De sporet deretter planetens bane rundt stjernen og kombinerte transittdataene med målinger av radial hastighet for å bestemme størrelse, posisjon og masse. Som professor Peter Wheatley (som leder NGTS) antydet, var å finne planeten møysommelig arbeid. Men til slutt kan oppdagelsen føre til at mange flere gassgiganter rundt lavmassestjerner oppdages:
“NGTS-1b var vanskelig å finne, til tross for at hun var et monster av en planet, fordi foreldrene er liten og svak. Små stjerner er faktisk de vanligste i universet, så det er mulig at det er mange av disse gigantiske planetene som venter på å bli funnet. Etter å ha jobbet i nesten et tiår for å utvikle NGTS-teleskoparrayen, er det spennende å se det plukke ut nye og uventede planeter. Jeg gleder meg til å se hvilke andre slags spennende nye planeter vi kan dukke opp. ”
Innenfor det kjente universet er stjerner av M-typen den desidert vanligste, og utgjør 75% av alle stjerner i Melkeveis galaksen alene. Tidligere førte oppdagelsen av steinete kropper rundt stjerner som Proxima Centauri, LHS 1140, GJ 625 og de syv steinete planetene rundt TRAPPIST-1 til at mange i det astronomiske samfunnet konkluderte med at røde dvergstjerner var det beste stedet å lete etter. Jordlignende planeter.
Oppdagelsen av en hot Jupiter som går i bane rundt NGTS-1 blir derfor sett på som en indikasjon på at andre røde dvergstjerner også kan ha kretsende gassgiganter. Fremfor alt viser dette siste funnet igjen viktigheten av eksoplanettforskning. Med hvert funn vi gjør utover solsystemet vårt, desto mer lærer vi om måtene som planeter formes og utvikler seg på.
Hver oppdagelse vi gjør fremmer også vår forståelse av hvor sannsynlig vi kan være å oppdage livet der ute et sted. For til slutt, hvilket større vitenskapelig mål er det enn å bestemme om vi er alene i universet eller ikke?
