Nowe obserwacje z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) ujawniły tajemnicę planetarną odległą o 283 lata świetlne. Astronomowie badający gazowego giganta TOI-5205b** odkryli atmosferę, która wymyka się standardowym modelom powstawania planet: charakteryzuje się zaskakującym brakiem ciężkich pierwiastków i unikalnym składem chemicznym.
Planetarny outsider
TOI-5205b to masywny gazowy olbrzym, niemal identyczny pod względem wielkości i masy z Jowiszem. Jednak jego środowisko radykalnie różni się od naszego Układu Słonecznego. Planeta okrąża małą, słabą czerwoną gwiazdę (gwiazdę M4) co 1,63 dnia, co czyni ją planetą „krótkookresową” znajdującą się bardzo blisko swojej gwiazdy macierzystej.
Korzystając z teleskopu Near Infrared Spectrograph (NIROSpec), naukowcy przeanalizowali trzy oddzielne tranzyty planety. Uzyskane dane ujawniły skład chemiczny, który zaprzecza istniejącym teoriom:
- Niska metaliczność: Atmosfera zawiera znacznie mniej ciężkich pierwiastków w stosunku do wodoru niż atmosfera Jowisza.
- Nierównowaga chemiczna: Atmosfera jest zauważalnie bogata w węgiel, ale uboga w tlen.
- Gazy śladowe: Obserwacje wykazały również obecność metanu i siarkowodoru.
Paradoks formacji
Istnienie TOI-5205b stanowi poważne wyzwanie dla teorii akrecji rdzenia, wiodącego modelu powstawania planet.
Według tradycyjnych modeli masywna planeta powstaje, gdy skaliste jądro staje się tak duże, że może szybko przyciągnąć otaczający gaz. Jednakże czerwone karły, takie jak TOI-5205, mają zazwyczaj mniej masywne dyski protoplanetarne z mniejszą ilością pyłu i gazu. Z matematycznego punktu widzenia niezwykle trudno jest uformować jądro na tyle duże, aby rozpocząć proces tworzenia giganta wielkości Jowisza.
„Takie światy są trudne do uformowania w drodze akrecji jąder, ponieważ niska masa dysku… uniemożliwia efektywne tworzenie się masywnych jąder planetarnych” – wyjaśnia dr Caleb Cañas z Centrum Lotów Kosmicznych NASA należącego do NASA. Goddarda.
Dlaczego atmosfera jest taka „pusta”?
Jednym z najbardziej uderzających odkryć jest rozbieżność pomiędzy ogólnym składem planety i jej atmosfery. Chociaż masa i promień planety wskazują na ciężkie, bogate w metale wnętrze, sama atmosfera wydaje się zaskakująco „lekka” pod względem ciężkich pierwiastków.
Aby wyjaśnić tę rozbieżność, badacze, w tym dr Shubham Kanodia z Carnegie Science, sugerują proces migracji wewnętrznej :
- Migracja ciężkich pierwiastków: Podczas formowania się planety ciężkie pierwiastki prawdopodobnie migrowały w kierunku centrum planety.
- Brak wymieszania: Wnętrze i atmosfera wydają się być odizolowane chemicznie, co oznacza, że ciężkie pierwiastki zawarte w rdzeniu nie mieszają się z warstwami zewnętrznymi.
Odkrycie to sugeruje, że TOI-5205b może być planetą „trybu ekstremalnego”, rodzajem świata, którego obecne modele ewolucji planet nie mogą jeszcze w pełni wyjaśnić.
Wniosek
Badanie TOI-5205b pokazuje, że gazowe olbrzymy wokół czerwonych karłów mogą mieć atmosfery uderzająco różniące się od atmosfery w naszym Układzie Słonecznym. Wyniki te zmuszają astronomów do ponownego przemyślenia, w jaki sposób masywne planety powstają wokół małych gwiazd i jak ich wewnętrzna struktura ewoluuje w czasie.
