Två astronomer i Storbritannien har visat att några jätteplaneter som kretsar långt från sina värdstjärnor sannolikt har fångats från andra stjärnors planetsystem. Med hjälp av datorsimuleringar, Richard Parker och Emma Daffern-Powell vid University of Sheffield visade att jätteplaneter som nyligen upptäckts av BEAST-uppdraget – och kallade ”BEASTies” – troligen kastades ut från sina ursprungliga system kort efter att de bildades och fångades sedan av andra stjärnor.
De planetsystem som hittills upptäckts av astronomer uppvisar en anmärkningsvärd mångfald. I system som TRAPPIST-1 kan flera små, steniga planeter packas tätt ihop i banor nära sina värdstjärnor. Däremot har planeter i storleken Jupiter upptäckts i banor hundratals astronomiska enheter (au, avståndet från jorden till solen) från sina värdar – ofta utmanande astronomers förutfattade meningar om hur planetsystem bildas.
År 2021 upptäckte B-stjärnan Exoplanet Abundance Study (BEAST) två Jupiter-stora planeter som kretsar kring stjärnor av OB-typ. Dessa är heta stjärnor med en massa som är minst 2.4 gånger solens. Aktuella teorier tyder på att den intensiva strålningen som sänds ut av stjärnor av OB-typ borde ha förångat skivorna av planetbildande material som ursprungligen omgav dem - vilket utesluter bildandet av planeter. För att lägga till mysteriet med deras existens, kretsar en av BEASTies sin värd på ett avstånd av 556 au, vilket är långt över 10 gånger större än avståndet mellan Pluto och solen.
Nu har Parker och Daffern-Powell utvecklat en förklaring till bildandet av BEASTies. Som föreslagits i tidigare studier bör det vara möjligt för planeter att bytas ut mellan planetsystem. Detta kan inträffa efter att en planet på något sätt kastas ut från sin ursprungliga värdstjärna och fångas av en annan stjärna när den vandrar genom det interstellära rymden. En annan möjlighet är att en planet blir stulen när två stjärnor passerar nära varandra.
Glesbefolkade regioner
Dessa scenarier verkar vid första anblicken mycket osannolika, särskilt eftersom OB-stjärnor tenderar att existera i mer glesbefolkade områden i galaxen. Vissa astronomer tror dock att OB-stjärnor kan ha bildats i plantskolor med mycket högre stjärndensiteter. Detta följdes av en period då stjärnorna flyttade isär snabbt. I ett sådant scenario kunde utbyten av planeter mellan stjärnor ha skett mycket lättare inom dessa täta områden.
Flytande metall, rubin och safir kan regna ner på en enorm exoplanet
För att utforska denna idé gjorde Sheffield-duon datorsimuleringar av stellar plantskolor för att uppskatta hur lätt dessa planetariska rån kunde inträffa. Deras resultat visade att i genomsnitt inträffade en fångst en gång under de första 10 miljoner åren av utvecklingen av en tät stjärnbildande region. Simuleringarna tyder också på att BEASTies var mer sannolikt att ha fångats som fritt flytande planeter än stulna direkt, med tanke på formerna och storlekarna på deras banor.
Denna upptäckt stärker idén om att planeter som kretsar på avstånd större än 100 au från sina värdstjärnor inte längre ockuperar de system där de ursprungligen bildades. Duons resultat ger viktig vägledning för framtida observationer av BEAST-uppdraget och hjälper till att bättre förklara den enorma mångfalden av planetsystem vi observerar idag.
Forskningen beskrivs i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society.
