Warum ist ein riesiger Planet um einen winzigen Stern ungewöhnlich, wenn Doppelsterne häufig vorkommen?

Inspiriert von diesem BBC-Artikel und dem entsprechenden Zeitschriftenartikel über den M-Zwergstern GJ 3512.

Die jupiterähnliche Welt ist im Vergleich zu ihrem Mutterstern ungewöhnlich groß, was einer weit verbreiteten Vorstellung von der Entstehung von Planeten widerspricht.

Andererseits sind Doppelsterne sehr verbreitet und machen (laut Wikipedia) etwa ein Drittel der Sternensysteme aus.

Naiverweise könnte man erwarten, dass die gleichen Prozesse, die Doppelsternsysteme erzeugen, auch Sternensysteme erzeugen, die aus einem einzelnen Stern und einem jupiterähnlichen "fehlgeschlagenen Stern" bestehen - der einzige Unterschied besteht darin, dass im letzteren Fall der potenzielle zweite Stern nicht nicht groß genug, um sich zu entzünden.

Was ist der Unterschied zwischen diesen Szenarien? Was macht den kleinen Stern und den großen Planeten nach den Standardmodellen der Planetenentstehung unwahrscheinlich, wenn Doppelsterne häufig vorkommen?

(Wenn möglich, bitte in nicht-technischen Begriffen.)

Es wurden mehrere Planeten durch Gravitationsmikrolinsen entdeckt, die ähnliche Eigenschaften wie GJ 3512 b haben, daher könnte es sich als nicht besonders ungewöhnlich herausstellen.

Antworten (1)

Es ist wichtig zu wissen, dass sich Doppelsterne ganz anders bilden als Planeten. Unter der Annahme, dass sich beide Sterne in situ bilden (dh Szenarien ausgenommen, in denen einer von außerhalb des Systems eingefangen wird), gibt es mehrere Hauptwege für die Bildung eines Doppelsternsystems aus einer Molekülwolke. Das derzeit am weitesten verbreitete Modell ist die Fragmentierungshypothese , bei der sich die protostellare Wolke während ihres Zusammenbruchs spaltet und zwei Wolken bildet, die jeweils in separate Protosterne kollabieren.

Planeten hingegen entstehen nicht aus kollabierenden Wolken, sondern in protoplanetaren Scheiben um Sterne. Die Dynamik dieser Systeme ist wesentlich unterschiedlich, da es Wechselwirkungen zwischen Gas, Staub und Protoplaneten gibt - vielleicht ein komplizierteres System als eine kollabierende Gaswolke. Wir sehen daher, wie Planeten durch verschiedene Prozesse entstehen, wie z. B. gravitative Instabilitäten innerhalb der Scheibe oder Kieselsteinakkretion.

Die Veröffentlichung, auf die verwiesen wird , stellte fest, dass das GJ 3512-System mit den Kieselstein-Akkretionsmodellen, die das Team getestet hat, inkompatibel zu sein scheint – das heißt, felsige Planetenkerne, die durch Kollisionen aufgebaut werden. In einem Sternensystem mit geringer Masse sollten sich die Kerne zu schnell nach innen bewegen, um genügend Masse anzusammeln, und das Optimieren anderer Anfangsbedingungen hat nicht geholfen. Darauf konzentriert sich der BBC-Artikel.

Was die BBC ignoriert , ist, dass die Autoren das System reproduzieren konnten, indem sie annahmen, dass die Planeten durch Gravitationsinstabilitäten innerhalb der protoplanetaren Scheibe entstehen, und dieses Modell wird durch die Simulationen bestätigt. Es wurde vielleicht nicht allgemein in Betracht gezogen, aber es funktioniert immer noch. Das ist eines der wichtigsten Ergebnisse, auf das man achten sollte.

Können Sie näher darauf eingehen, was verhindert, dass Spaltung oder Fragmentierung zu einem (kleinen) Stern und einem (großen) Planeten statt zu zwei Sternen führt? Ist es einfach nicht möglich, dass die beiden neuen Protosterne ein so hohes Massenverhältnis haben (1:270 in diesem Fall laut BBC) oder ist es komplizierter als das?
@HarryJohnston So wie ich es verstehe, ist die Physik hinter Massenverhältnissen nicht gut verstanden (obwohl es kein Gebiet ist, auf dem ich Erfahrung habe). Ich wünschte, ich könnte Ihnen darauf eine bessere Antwort geben.