Tak też było na początku 2023 roku, kiedy to zespół badaczy natrafił podczas swoich poszukiwań na masywną planetę o masie trzynaście razy większej od masy Ziemi. Sama planeta nie jest zaskakująca, jednak jej lokalizacja już tak. Otóż mamy w tym przypadku do czynienia z masywną planetą krążącą wokół chłodnej, ciemnej czerwonej gwiazdy o masie dziewięć razy mniejszej od Słońca.
Cały problem z tym układem polega na tym, że ów karzeł typu M, nie tylko jest mniejszy od Słońca, ale aż sto razy od niego ciemniejszy. Z tego co wiemy o gwiazdach, taka gwiazda nie powinna mieć w swoim dysku protoplanetarnym tak dużo materii, aby dało się z niej uformować tak dużą planetę.
Czytaj także: Życie może istnieć na planetach w pobliżu czerwonych karłów. Rozbłyski gwiazd nie będą mu przeszkadzać
Sam układ został odkryty za pomocą instrumentu Habitable Zone Planet Finder zainstalowanego na pokładzie 10-metrowego Teleskopu Hobby-Eberly’ego w Teksasie. Instrument ten przeznaczony jest właśnie do badania takich chłodnych, ciemnych i niewielkich gwiazd oraz krążących wokół nich planet. Precyzyjnie mierzy on zmiany prędkości gwiazdy wywoływane przez krążące wokół niej planety. Mamy zatem tutaj poszukiwanie egzoplanet metodą prędkości radialnych. Jeżeli krążąca wokół gwiazdy planeta znajduje się — z naszej perspektywy — za gwiazdą, to przyciągając ją grawitacyjnie do siebie, sprawia, że gwiazda nieco szybciej się od nas oddala. Gdy planeta pół roku później znajduje się między nami a swoją gwiazdą, przyciąga ją nieco bardziej w naszą stronę.
Aktualnie naukowcy nie mają jeszcze instrumentów pozwalających odkryć w ten sposób planety o masie Ziemi krążące w ekosferze gwiazdy takiej jak Słońce, bowiem wpływ takiej planety na taką gwiazdę jest wciąż zbyt mały. Nie zmienia to jednak faktu, że instrumenty takie, jak Habitable Zone Planet Finder są już w stanie dostrzec ruch czerwonego karła (o masie znacznie niższej od Słońca) spowodowany przez planetę o masie Ziemi krążącą w jego ekosferze.
To właśnie do poszukiwania planet typu ziemskiego wokół takich małomasywnych gwiazd stworzono ten instrument. W najnowszym artykule naukowym opublikowanym w periodyku Science naukowcy opisali jednak zdumiewające odkrycie. Wokół gwiazdy LHS 3154 odkryto naprawdę masywną planetę. Takiego obrotu spraw nikt się nie spodziewał.
Wszystkie planety we wszechświecie powstają w dyskach protoplanetarnych zbudowanych z pozostałości materii po uformowaniu się gwiazdy. Dyski takie złożone są z gazu i pyłu. Rotując wokół młodej gwiazdy, ziarna pyłu zderzają się ze sobą, stopniowo się ze sobą łącząc, tworząc lokalne zagęszczenia, które następnie, po osiągnięciu odpowiedniej masy, zaczynają przyciągać materię z otoczenia, stopniowo stając się jądrem, protoplanetą, a w końcu planetą. Taka planeta po drodze zbiera także lżejsze pierwiastki takie jak wodór i hel. Jeżeli posiada ona już wystarczającą masę, z tych gazów może uformować się atmosfera planety.
Czytaj także: Niepozorny czerwony karzeł z ogromnymi pierścieniami. Tam może kryć się egzoplaneta
Problem w tym, że im mamy do czynienia z mniejszą gwiazdą, tym otaczający ją dysk protoplanetarny powinien mieć mniejszą masę. W przypadku gwiazdy takiej jak LHS 3154, dziewięciokrotnie mniej masywnej od Słońca, dysk powinien mieć na tyle małą masę, że nie powinna móc w nim powstać żadna planeta. Co więcej, planeta masywna o masie 13 mas Ziemi powinna potrzebować do powstania dysku dziesięciokrotnie masywniejszego od tego, jaki mógłby istnieć wokół tak małej gwiazdy.
Chłodne, słabe gwiazdy typu M to najliczniej występujące gwiazdy w naszej galaktyce. Astronomowie wiedzą, z odkryć dokonanych za pomocą Habitable Zone Planet Finder i innych instrumentów, że gigantyczne planety na bliskich orbitach wokół najbardziej masywnych gwiazd typu M występują dziesięciokrotnie rzadziej niż planety wokół gwiazd podobnych do Słońca. Dotychczas nie znaliśmy też żadnych tak masywnych planet krążących po bliskich orbitach wokół najmniej masywnych gwiazd typu M. Aż do odkrycia LHS 3154b.
Teoria teorią. Skoro jednak odkryliśmy już taką planetę, to teraz trzeba dojść do tego, w jaki sposób ona mogła powstać i gdzie znajduje się luka w naszym rozumieniu procesów gwiazdotwórczych.