Upptäckten av ännu en exoplanet är inte längre någon nyhet. Fler än 4, 000 planeter runt andra stjärnor har nu hittats sedan upptäckten av den första 1995. Som astronomer länge misstänkt, eller åtminstone hoppats, det verkar som om planeter är allestädes närvarande i stjärnsystem och det finns förmodligen fler planeter än stjärnor i vår galax.

Men en ny upptäckt av en stor planet som kretsar kring den lilla stjärnan GJ3512 är värt att notera. Pappret, publiceras i Vetenskap , utmanar vår förståelse av hur planeter bildas – och suddar ytterligare ut gränsen mellan små, coola stjärnor kända som bruna dvärgar och planeter.

Stjärnan själv är en röd dvärg, cirka 30 ljusår bort, med en ljusstyrka som är mindre än 0,2 % av solens. Den har cirka 12 % av solens massa och 14 % av dess radie. Så coolt, mörka stjärnor är faktiskt de vanligaste stjärnorna i galaxen, men endast en av tio av de kända exoplaneterna har visat sig kretsa kring röda dvärgar.

Detta är sannolikt en selektionseffekt. Röda dvärgar är så mörka att det är svårt att upptäcka deras planeter med "Dopplerskiftmetoden". Detta förlitar sig på att upptäcka hur våglängden på stjärnljuset periodiskt förskjuts (till blått eller rött) med en liten mängd när den osedda planeten kretsar, drar stjärnan fram och tillbaka. Flera av de andra planeterna som har upptäckts kretsar kring röda dvärgstjärnor har istället hittats med transitmetoden – genom att titta på hur en stjärnas ljus dämpas när en planet passerar framför den.

Det som gör att den nya upptäckten sticker ut är att planeten, dubbad GJ3512b, är en gasjätte i en 204-dagars elliptisk bana. Planeten har en massa på minst hälften av Jupiters massa och dess diameter är troligen cirka 70 % av den stjärna den kretsar kring. Det är därför en av de största planeterna som är kända för att kretsa kring en så liten stjärna i en så bred omloppsbana – och detta utgör ett problem för att förstå hur den bildades.

Planetbildning

Vårt solsystem föddes ur en "protoplanetär skiva" - ett moln som innehåller tät gas och damm som omger vår nybildade sol.

Den vanligast accepterade förklaringen till hur gasjättens planeter bildades är att steniga isiga kärnor skapades genom ansamling av mindre kroppar i skivans yttre delar. Detta fortsatte tills dessa kärnor hade byggts upp till omkring tio jordmassor. Vid denna tidpunkt, de kunde samla ett väte- och heliumhölje innan planeterna migrerade till skivans inre kant, eller skivan spridda.

Det är så gasjätteplaneter tros bildas i de flesta exoplanetära system, inklusive så kallade "hot-Jupiters" som upptäcktes på nära håll, kretsar runt sina stjärnor. Men det är svårt att se hur planeter kan bildas på det här sättet runt en stjärna med låg massa — skivan skulle inte vara tillräckligt massiv.

Ett alternativt scenario kommer sannolikt att ha hänt i fallet med GJ3512b – och potentiellt många andra planetsystem där ute. Här, det verkar som om planeten kan ha bildats genom direkt fragmentering av den protoplanetära skivan. Det betyder att en del av skivan kollapsade och kondenserade (förändrades från gas till vätska och därefter fast) till en stor kropp, utan att behöva byggas upp genom ansamling av mindre stenar. Detta liknar det sätt på vilket stjärnor själva normalt bildas.

Teamet bakom den nya studien rapporterar ytterligare bevis för denna bildningsväg från antydningar om en andra gigantisk exoplanet i systemet (preliminärt kallad GJ3512c) med en omloppsperiod på över 1, 400 dagar. Detta kan också förklara den ovanligt excentriska omloppsbanan för GJ3512b, som kan ha resulterat från interaktioner mellan de två planeterna strax efter att planeterna bildades. Denna process skulle ha kastat ut en tredje planet från systemet. Och om det en gång funnits tre stora planeter runt en så liten stjärna, det enda sättet de kunde ha bildats är genom direkt fragmentering av skivan.

Stjärna mot planet

Upptäckten av detta system har också konsekvenser för debatten om vad som utgör en brun dvärgstjärna och vad som utgör en planet. Bruna dvärgar är stjärnor som inte lyckades initiera kärnfusion i sina kärnor, och har alltså en massa under cirka 8 % av solens eller ungefär 85 Jupitermassor.

De bruna dvärgarna med lägsta massa som är kända har en massa så liten som 12 gånger Jupiters, medan planeterna med högsta massa känner till har massor upp till 30 gånger större än Jupiter. Så, om de mest massiva planeterna är tyngre än de minst massiva stjärnorna – vad är det som skiljer en stjärna från en planet?

Ett svar är att säga att stjärnor bildas som stjärnor gör, och planeter bildas som planeter gör, så massa är till viss del irrelevant. Problemet är att vi normalt inte kan säga hur en enskild planet eller brun dvärg bildades. I fallet med GJ3512b, den troliga bildningsmetoden är mer lik en stjärnas än en planets.

Så bilden är ännu mer förvirrad än den var tidigare, och kan bara lösas genom framtida upptäckter. Att öka räkningen av planetsystem kommer i slutändan att visa vilka bildningsmekanismer som är vanligast.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.