Astronomowie znaleźli kosmiczną kulę armatnią. To planeta wielkości Jowisza, która jest cięższa od ołowiu

W tym artykule:

1. Planeta olbrzym czy brązowy karzeł?
2. Jak ciężka może być planeta?
3. Jak znaleziono planetę cięższą od ołowiu?

Ten niezwykły świat został nazwany TOI-4603b. Znajduje się 730 lat świetlnych od nas. Ma promień zbliżony do promienia Jowisza. Jest jednak od niego znacznie cięższy. Jego masa wynosi ok. 13 mas Jowisza.

Mając te dwie wielkości, z łatwością można policzyć gęstość globu. Wynosi ona 14,1 g/cm³. To prawie trzy razy więcej, niż wynosi gęstość Ziemi (5,51 g/cm³). I dziewięć razy więcej niż gęstość Jowisza (1,33 g/cm³). A nawet, co najbardziej zaskakujące, więcej niż gęstość ołowiu. Ołowiane kule, którymi dawniej nabijano broń palną, mają gęstość 11,3 g/cm³.

Glob gęstszy od ołowiu krąży bardzo blisko swojej gwiazdy. Obiega ją w zaledwie 7,25 dnia. Naukowcy opisali ten dziwny obiekt w artykule, który znajduje się na serwisie preprintów naukowych arXiv.org.

Planeta olbrzym czy brązowy karzeł?

– To jedna z najbardziej masywnych i najgęstszych planet-olbrzymów, jakie znamy – stwierdzili badacze, pracujący pod kierunkiem Akankshy Khandelwala z Laboratorium Badań Fizycznych w Indiach.

W atmosferze Jowisza przemieszcza się gigantyczna „fala gorąca” o temperaturze 700 st. C. Skąd się wzięła?

Niespodziewaną silną „falę gorąca” odkryto w atmosferze Jowisza. Zdaniem badaczy porusza się ona z bieguna północnego w kierunku równika w tempie tysięcy kilometrów na godzinę.

TOI-4603b należy do rzadkiej kategorii planet, których formowanie się i ewolucja nie są jeszcze dobrze wyjaśnione. Nauka zna już kilka podobnych globów.

Są one tak ciężkie, że niemal zbliżają się do granicy, po przekroczeniu której mogłyby zamienić się w gwiazdę. A dokładniej – w tzw. nieudaną gwiazdę (ang. failed star), czyli brązowego karła. Materia w takich ciałach niebieskich jest bardzo mocno ściśnięta, a więc i bardzo gęsta.

Jak ciężka może być planeta?

Masa planety nie może rosnąć w nieskończoność. Powyżej pewnej granicy temperatura i ciśnienie panujące w jej środku będą tak wysokie, że zacznie tam zachodzić fuzja jądrowa. Atomy wodoru zostaną ściśnięte tak, że połączą się w hel. Jednocześnie będzie wydzielana gigantyczna energia, a gwiazda zacznie świecić. By ten proces zaszedł, obiekt musi mieć masę minimum 85 mas Jowisza.

Górny limit masy dla planet to 10–13 mas Jowisza. Jak widać, TOI-4603b znajduje się dokładnie na tej granicy. Co się dzieje, jeśli mamy do czynienia z globem jeszcze cięższym?

Jest to tak zwany obiekt gwiazdopodobny – brązowy karzeł. W jego środku nie dochodzi do fuzji wodoru. Za to dochodzi do fuzji deuteru: ciężkiego izotopu wodoru. Brązowe karły najprawdopodobniej powstają jak zwykłe gwiazdy. Czyli na skutek kolapsu grawitacyjnego części materii zebranej w obłoku molekularnym.

Jak znaleziono planetę cięższą od ołowiu?

O istnieniu TOI-4603b naukowcy dowiedzieli się dzięki obserwacjom prowadzonym przez należącego do NASA satelitę TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Służy on do poszukiwania planet pozasłonecznych. Zebrane dane pozwoliły wyliczyć promień i masę nietypowej egzoplanety.

Naukowcy konsekwentnie tak właśnie określają TOI-4603b w swojej pracy. Jednak zwracają też uwagę, że ten glob należy do bardzo niedużego zbioru pięciu obiektów, które znajdują się dokładnie na granicy między planetą a brązowym karłem. To oznacza, że TOI-4603b może dostarczyć wielu interesujących informacji o tym, jak formują się globy tego typu oraz układy, w których istnieją.

Badanie TOI-4603b wykazało, że orbita tej planety może się zmieniać. Jej gwiazda ma towarzysza – brązowego karła odległego od niej o 1,8 jednostki astronomicznej. Może on oddziaływać grawitacyjnie z TOI-4603b. To zaś może oznaczać, że planeta ta dawniej znajdowała się dalej od swojej gwiazdy, a teraz przesuwa się w jej stronę, zacieśniając orbitę.

Planety gazowe – jak zimne i gorące jowisze pomagają zrozumieć ewolucję systemów planetarnych

Jowisz, piąta planeta Układu Słonecznego. Planeta gazowa z rozbudowanym systemem księżyców. Układ planetarny wewnątrz układu planetarnego. Od jego imienia nazwano całą klasę planet gazo...

Podobny obiekt – HATS-70b – ma masę 12,9 mas Jowisza, lecz jest nieco mniej gęsty niż TOI-4603b. Tak jak ona, prawdopodobnie cały czas przybliża się do swojej gwiazdy.

„Odkrywanie takich systemów da nam cenny wgląd w mechanizmy rządzące masywnymi planetami i pomoże nam lepiej zrozumieć, jak powstają i jak migrują” – napisali badacze.

Źródła: Science Alert, arXiv.org.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com