Gazowy olbrzym, który jest dwa razy gęstszy od Ziemi. Jak powstała tak nietypowa planeta? To wciąż zagadka
W układzie odległym 300 lat świetlnych od Ziemi krąży dziwna egzoplaneta. Ma zaledwie 15 mln lat, a jest znacznie cięższa niż przewidują modele opisujące formowanie się i rozwój gazowych olbrzymów. Jaką tajemnicę kryje HD-114082b?
W tym artykule:
Dziwna egzoplaneta to gazowy olbrzym. Czyli glob niemający stałej powierzchni, składający się w dużej mierze z mieszaniny gazów. Ma tylko 15 mln lat, co czyni ją jedną z najmłodszych egzoplanet, jakie kiedykolwiek odkryto. Krąży wokół gwiazdy oznaczonej jako HD-114082, odległej od Ziemi o 300 lat świetlnych.
Z planetą HD-114082b jest pewien problem. – Jeśli weźmiemy pod uwagę obecnie akceptowane modele, HD-114082b jest około dwa-trzy razy za gęsta jak na młodego gazowego olbrzyma – mówi astrofizyczka Olga Zakhozkay z Instytutu Astronomii Maxa Plancka w Niemczech (MPIA).
Paradoksalnie, tego rodzaju odkrycia mogą pomóc zrozumieć, jak powstają planety. Proces ten nie jest bowiem ciągle w pełni jasny. Wszystko, co odbiega od obowiązujących teorii, dostarcza nowych danych, które pozwalają je poprawić.
Wielka planeta gęstsza od Ziemi
Naukowcy zbierali dane o gwieździe HD-114082 przez cztery lata. Po pierwsze, interesowało ich, jak bardzo światło gwiazdy słabnie, gdy zachodzi tranzyt. Czyli moment, gdy planeta HD-114082b przechodzi między tarczą gwiazdy i obserwatoriami znajdującymi się na Ziemi. Dzięki takim informacjom możliwe jest oszacowanie wielkości egzoplanety.
Planety olbrzymy: superziemie, jowisze i brązowe karły. Jakie są największe planety znane nauce?
Nasz Układ Słoneczny w skali kosmosu jest dość niewielki. Nauce znane są planety olbrzymy – superziemie kilkadziesiąt razy masywniejsze niż nasza Ziemia i jowisze tak ogromne, że przypomi...
Istotnych danych dostarcza również tzw. prędkość radialna gwiazdy. Pozwala ona oszacować, jak silnie na gwiazdę oddziałuje grawitacja planety. A tym samym, jaka jest masa planety krążącej w danym układzie.
Zestawiając takie dane, naukowcy byli w stanie szczegółowo opisać egzoplanetę HD-114082b. Okazało się, że ma ona promień Jowisza, jednak jej masa jest aż osiem razy większa. To oznacza, że gęstość egzoplanety jest aż dwa razy większa od gęstości Ziemi (wynoszącej ok. 5,5 g/cm3). I aż dziesięć razy większa od gęstości Jowisza (1,3 g/cm3).
Jak powstają gazowe olbrzymy?
Te dane wskazywały, że HD-114082b nie jest planetą skalistą. Musi być więc gazowym olbrzymem. Jednak naukowcy nie mają pojęcia, jak w takim razie mogłaby się uformować, by już po 15 mln lat mieć takie parametry, na jakie wskazują obliczenia.
– Sądzimy, że planety olbrzymy powstają na dwa sposoby – mówi astronom Ralf Launhardt z MPIA. – W obu przypadkach proces zachodzi wewnątrz dysku protoplanetarnego, krążącego wokół młodej gwiazdy.
Pierwsza teoria zakłada, że składniki dysku, pyły i niewielkie kamienie, zaczynają się stopniowo „sklejać”. Najpierw pod wpływem sił elektrostatycznych, potem grawitacji. Masa takiego obiektu stopniowo rośnie, aż zaczyna przyciągać wodór i hel, najlżejsze pierwiastki we Wszechświecie. Z czasem powstaje glob mający skaliste jądro otoczone wielką chmurą gazów.
Według drugiej teorii, niektóre miejsca wewnątrz dysku protoplanetarnego są niestabilne i mogą po prostu zapaść się pod wypływem grawitacji. Tak może powstać planeta, która nie ma w ogóle stałego jądra, a składa się wyłącznie z gęstej chmury gazów.
Jak powstała egzoplaneta HD-114082b?
W zależności od tego, jak powstał gazowy olbrzym, stygnie on w różnym tempie. Można to zmierzyć i na tej podstawie określić, jak wyglądały narodziny planety.
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.
Charakterystyki HD-114082b nie pasują w ogóle do drugiej teorii. Łatwiej je wyjaśnić z pomocą pierwszej. Jednak nawet w tym przypadku ezgoplaneta ma zbyt dużą masę w stosunku do swoich rozmiarów. Prawdopodobnie planeta ta ma wyjątkowo duże i gęste jądro. Dlatego jej średnia gęstość jest większa niż gęstość Ziemi.
– Jedyne, co możemy powiedzieć to to, że nadal nie rozumiemy do końca, jak powstają gazowe olbrzymy – zauważa Ralf Launhardt. To jednak może się zmienić w miarę, jak będzie przybywało nowych danych.
Badania zespołu astronomów zostały opublikowane w czasopiśmie „Astronomy&Astrophysics”.
Źródła: Max Planck Institute for Astronomy, Astronomy&Astrophysics.
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