Nová pozorování z vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST) odhalila planetární záhadu nacházející se 283 světelných let daleko. Astronomové studující plynného obra TOI-5205b** objevili atmosféru, která se vymyká standardním modelům formování planet: vyznačuje se překvapivou absencí těžkých prvků a jedinečným chemickým složením.
Planetární outsider
TOI-5205b je masivní plynný obr téměř identický velikostí a hmotností jako Jupiter. Jeho prostředí je však radikálně odlišné od naší sluneční soustavy. Planeta oběhne malou, matnou rudou hvězdu (hvězdu M4) každých 1,63 dne, což z ní činí „krátkoperiodickou“ planetu v extrémní blízkosti své mateřské hvězdy.
Pomocí dalekohledu Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) vědci analyzovali tři samostatné přechody planety. Získaná data odhalila chemické složení, které je v rozporu se stávajícími teoriemi:
- Nízká metalicita: Atmosféra obsahuje výrazně méně těžkých prvků ve srovnání s vodíkem než atmosféra Jupiteru.
- Chemická nerovnováha: Atmosféra je znatelně bohatá na uhlík, ale chudá na kyslík.
- Stopové plyny: Pozorování také ukázala přítomnost methanu a sirovodíku.
Paradox formace
Existence TOI-5205b představuje vážnou výzvu pro základní akreční teorii, hlavní model formování planet.
Podle tradičních modelů vzniká masivní planeta, když se kamenné jádro zvětší tak, že může rychle přitahovat okolní plyn. Nicméně červení trpaslíci jako TOI-5205 mají obvykle méně masivní protoplanetární disky s menším množstvím prachu a plynu. Z matematického hlediska je extrémně obtížné zformovat dostatečně velké jádro na to, aby zahájilo proces vytvoření obra velikosti Jupitera.
„Takové světy je obtížné vytvořit akrecí jádra, protože nízká hmotnost disku…zabraňuje efektivnímu vytváření masivních planetárních jader,“ vysvětluje Dr. Caleb Cañas z NASA Space Flight Center NASA. Goddarda.
Proč je atmosféra tak „prázdná“?
Jedním z nejvýraznějších objevů je nesoulad mezi celkovým složením planety a její atmosférou. Přestože hmotnost a poloměr planety naznačují těžké nitro bohaté na kovy, samotná atmosféra se jeví z hlediska těžkých prvků překvapivě „lehká“.
K vysvětlení tohoto rozporu vědci včetně Dr. Shubham Kanodia z Carnegie Science navrhují proces vnitřní migrace :
- Migrace těžkých prvků: Během formování planety pravděpodobně těžké prvky migrovaly směrem do středu planety.
- Nedostatek míchání: Zdá se, že vnitřek a atmosféra jsou chemicky izolované, což znamená, že těžké prvky uzavřené v jádru se nemísí s vnějšími vrstvami.
Tento objev naznačuje, že TOI-5205b může být planetou „extrémního režimu“, typem světa, který současné modely planetární evoluce ještě nedokážou plně vysvětlit.
Závěr
Studie TOI-5205b ukazuje, že plynní obři kolem červených trpaslíků mohou mít atmosféru, která se nápadně liší od atmosféry v naší sluneční soustavě. Tyto výsledky nutí astronomy přehodnotit, jak se hmotné planety tvoří kolem malých hvězd a jak se jejich vnitřní struktura v průběhu času vyvíjí.
