Nowo zważona egzoplaneta wprawiła astronomów w zakłopotanie.
Po wykonaniu pomiarów bardzo małej egzoplanety wielkości Jowisza, zwanej HD-114082b, naukowcy odkryli, że jej charakterystyka nie pasuje do żadnego z dwóch popularnych modeli powstawania gazowych olbrzymów.
Mówiąc najprościej, jest po prostu za ciężki jak na swój wiek.
„W porównaniu z obecnie akceptowanymi modelami, HD-114082b jest dwa do trzech razy za gęsty jak na młodego gazowego giganta, który ma zaledwie 15 milionów lat” – powiedział. wyjaśnia astrofizyk Olga Zakhazy z Instytutu Astronomii Maxa Plancka w Niemczech.
Krążąca wokół gwiazdy o nazwie HD-114082 odległa o około 300 lat świetlnych egzoplaneta była przedmiotem intensywnej kampanii zbierania danych. Ma zaledwie 15 milionów lat, HD-114082b jest jedną z najmłodszych egzoplanet, jakie kiedykolwiek odkryto, a zrozumienie jej właściwości może dostarczyć wskazówek na temat formowania się planet – procesu, który nie jest w pełni poznany.
Do kompleksowego scharakteryzowania egzoplanety na podstawie jej wpływu na gwiazdę macierzystą potrzebne są dwa rodzaje danych. Dane tranzytowe to zapis sposobu, w jaki światło gwiazdy przygasa, gdy orbitująca egzoplaneta przechodzi przed nią. Jeśli wiemy, jak jasna jest gwiazda, to słabe pociemnienie może ujawnić rozmiar egzoplanety.
Z drugiej strony dane dotyczące prędkości radialnej są zapisem tego, jak bardzo gwiazda chwieje się w miejscu w odpowiedzi na przyciąganie grawitacyjne planet zewnętrznych. Jeśli znamy masę gwiazdy, amplituda jej drgań może dać nam masę egzoplanety.
Od prawie czterech lat naukowcy zbierają obserwacje prędkości radialnej HD-114082. Wykorzystując zebrane dane dotyczące tranzytu i prędkości radialnej, naukowcy ustalili, że HD-114082b ma podobny promień Jowisz – Ale masa Jowisza jest 8 razy większa. Oznacza to, że gęstość egzoplanety jest prawie dwukrotnie większa niż gęstość Ziemi i około 10 razy większa niż gęstość Jowisza.
Rozmiar i masa tej małej egzoplanety oznacza, że jest mało prawdopodobne, aby była to bardzo duża, skalista planeta; wokół niego górne granice 3 promień Ziemi i 25 mas lądowych.
Istnieje również bardzo mały zakres gęstości w skalistych egzoplanetach. Powyżej tego zakresu ciało staje się bardziej intensywnyA grawitacja planety zaczyna utrzymywać ważną atmosferę wodoru i helu.
HD-114082b znacznie przekracza te parametry, co oznacza, że jest gazowym gigantem. Ale astronomowie nie wiedzą, jak to się stało.
„Uważamy, że gigantyczne planety mogą powstawać na dwa możliwe sposoby” mówi astronom Ralph Lönnhardt MPIA. „Oba zjawiska występują w protoplanetarnym dysku gazu i pyłu rozmieszczonym wokół młodej, centralnej gwiazdy”.
Obie metody są określane jako „zimny start” lub „gorący start”. Uważa się, że podczas zimnego startu egzoplaneta tworzy się, kamyk po kamyku, z gruzu w dysku krążącym wokół gwiazdy.
Kawałki przyciągają się najpierw elektrostatycznie, a następnie grawitacyjnie. Im większa masa, tym szybciej rośnie, aż stanie się wystarczająco masywna, aby wywołać niekontrolowane gromadzenie się wodoru i helu, dwóch najlżejszych pierwiastków we wszechświecie, tworząc ogromną gazową otoczkę wokół skalistego jądra.
Biorąc pod uwagę, że gazy tracą ciepło, gdy opadają w kierunku jądra planety i tworzą atmosferę, jest to postrzegane jako stosunkowo fajna opcja.
Gorący start jest również znany jako niestabilność dysku i uważa się, że występuje, gdy wirujący obszar niestabilności dysku zapada się bezpośrednio w sobie pod wpływem grawitacji. Powstały obiekt to w pełni uformowana egzoplaneta bez skalistego jądra, ponieważ gazy zatrzymują więcej swojego ciepła.
Egzoplanety, które doświadczają zimnego lub gorącego startu, muszą ochładzać się z różną szybkością, co skutkuje odrębnymi cechami, które powinniśmy być w stanie zaobserwować.
Naukowcy twierdzą, że charakterystyka HD-114082b nie pasuje do modelu gorącego startu. Ich rozmiar i masa są bardziej zgodne z pierwotną akrecją. Ale nawet wtedy jest nadal dość masywny jak na swój rozmiar. Albo zawiera niezwykłe jądro, albo dzieje się coś innego.
„Jest za wcześnie, aby rezygnować z pomysłu gorącego startu” mówi Lönnhardt. „Wszystko, co możemy powiedzieć, to to, że nadal nie bardzo rozumiemy powstawanie planet olbrzymów”.
Egzoplanety są jedną z trzech planet, o których wiemy, że mają mniej niż 30 milionów lat i dla których astronomowie uzyskali pomiary promienia i masy. Jak dotąd wszystkie trzy wydają się być niezgodne z modelem niestabilności dysku.
Trzy to oczywiście bardzo mała próba, ale trzy na trzy wskazują, że akumulacja pierwotna jest prawdopodobnie bardziej powszechna z tych dwóch.
„Chociaż potrzeba więcej takich planet, aby potwierdzić ten trend, uważamy, że teoretycy powinni zacząć ponownie oceniać swoje obliczenia”. – mówi Zakhozai.
„To ekscytujące, jak nasze obserwacje wpływają na teorię powstawania planet. Pomagają poszerzyć naszą wiedzę o tym, jak te gigantyczne planety rosną i mówią nam, gdzie leżą luki w naszym zrozumieniu”.
Badania opublikowane w Astronomia i astrofizyka.
