Astronomowie z Université de Montréal odkryli, że jądro gazowego olbrzyma, planety pozasłonecznej WASP-107b ma masę dużo mniejszą, niż się spodziewano. Odkrycie opisane na łamach czasopisma „Astronomical Journal” ma istotne znaczenie, bowiem poddaje w wątpliwość dotychczasowe teorie na temat procesu powstawania tego typu planet. Do tej pory wydawało się, że jądro takiej planety, po to by móc zgromadzić wokół siebie i utrzymać tak duże ilości gazu, musi być znacznie bardziej masywne.

Ilustracja planety WASP-107b na tle jej gwiazdy/ESA/Hubble, NASA, M. Kornmesser. /Materiały prasowe

Intrygującego odkrycia dokonała doktorantka z UdeM Institute for Research on Exoplanets (iREx) Caroline Piaulet. Do tej pory astronomowie byli przekonani, że olbrzymie planety w rodzaju Jowisza, czy Saturna potrzebują w swym wnętrzu bardzo masywnego jądra. Badania Piaulet pokazały, że znacznie lżejsze jądro może wystarczyć, w związku z czym powstawanie gazowych olbrzymów może być znacznie łatwiejsze, niż się spodziewaliśmy.

Planetę WASP-107b, krążącą wokół gwiazdy WASP-107 w gwiazdozbiorze Panny, około 212 milionów lat świetlnych od Ziemi, odkryto w 2017 roku. Planeta ma rozmiary porównywalne z Jowiszem, ale okazuje się 10 razy mniej masywna. Należy w związku z tym do klasy planet o wyjątkowo małej gęstości, nazywanych przez astronomów „watą cukrową”. WASP-107b krąży wokół swojej gwiazdy po ciasnej orbicie, w odległości 16 razy mniejszej, niż średnia odległość Ziemi od Słońca. Rok tej planety trwa niezmiernie krótko, zaledwie 5,7 naszego dnia.

Piaulet wraz z zespołem wykorzystała w swoich badaniach obserwacje z pomocą teleskopu w Keck Observatory na Hawajach. Zastosowała metodę pomiaru prędkości radialnych, która na podstawie przesunięcia linii widmowych gwiazdy umożliwia analizę jej wahań wokół wspólnego z planetą środka ciężkości. To pokazało, że WASP-107b ma masę rzędu 1/10 masy Jowisza i równocześnie 30 mas Ziemi.

Analiza wewnętrznej struktury planety doprowadziła do zaskakujących wniosków. Przy tak niskiej całkowitej gęstości planeta musiała mieć stałe jądro o masie nie większej niż 4 masy Ziemi. To oznacza, że około 85 proc. masy planety przypada na gazową powłokę. To niezwykłe. Autorzy pracy zwracają uwagę na to, że w przypadku planety naszego Układu Słonecznego, Neptuna, który ma porównywalną do WASP-107b masę, gazowa powłoka stanowi od 5 do 15 proc. tej masy.

Planety powstają z gazu i pyłu w tak zwanych dyskach protoplanetarnych, krążących wokół gwiazd. Dotychczasowe modele, oparte na obserwacjach Jowisza i Saturna wskazywały, że gazowe olbrzymy wymagają stałego jądra o masie 10-krotnie większej, niż masa Ziemi, by zgromadzić odpowiednio dużo gazu. Wydawało się, że to właśnie daje planetom możliwość stabilnego utrzymania takiej gazowej powłoki.

Jak więc możliwe jest istnienie WASP-107b?

W przypadku WASP-107b możliwe jest, że planeta powstała w dużej odległości od gwiazdy, gdzie gaz w dysku jest na tyle zimny, że jego gromadzenie się może przebiegać bardzo szybko. Dopiero potem, wskutek innych procesów, planeta mogła zacząć krążyć po ciaśniejszej orbicie – sugeruje prof. Eve Lee z McGill University i iREx.

Obserwacje układu gwiazdy WASP-107 trwały na tyle długo, że astronomom udało się dostrzec tam… jeszcze jedną planetę. WASP-107c ma masę rzędu 1/3 masy Jowisza i okrąża gwiazdę po silnie eliptycznej orbicie w ciągu trzech ziemskich lat. Zdaniem Piaulet, tak ekscentryczna orbita WASP-107c może potwierdzać burzliwą przeszłość tego układu i fakt, że planety mogły początkowo krążyć po innych orbitach, niż obecnie.

 

 

 

 

Źródło: PhysOrg
0 0 vote
Article Rating