Olbrzymia planeta krąży wokół małej gwiazdy
Egzoplaneta TOI-5205 b od początku wymykała się schematom. To gazowy olbrzym wielkości Jowisza krążący wokół niewielkiej, chłodnej gwiazdy – konfiguracja, którą jeszcze niedawno uznawano za mało prawdopodobną, a nawet „zakazaną”. Najnowsze obserwacje wykonane przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) pokazują jednak, że to dopiero początek niespodzianek.
Międzynarodowy zespół astronomów, kierowany przez Caleba Cañasa z NASA Goddard Space Flight Center, opublikował w „The Astronomical Journal” wyniki analizy atmosfery tej planety. Okazało się, że zawiera ona mniej ciężkich pierwiastków niż jej własna gwiazda macierzysta, co stoi w sprzeczności z dotychczasowymi modelami powstawania gazowych olbrzymów.
TOI-5205 b krąży wokół gwiazdy o masie zaledwie około 40 procent masy Słońca. Podczas tranzytu, czyli przejścia planety na tle tarczy gwiazdy, blokuje aż 6 procent jej światła, wyjątkowo dużo jak na tego typu układ. To właśnie dzięki analizie takich zjawisk, przy użyciu spektrografów rozszczepiających światło na widmo, naukowcy mogą badać skład atmosfer egzoplanet.
Zgodnie z obowiązującą teorią planety powstają w dyskach gazu i pyłu otaczających młode gwiazdy. Jednak obecność tak dużego obiektu w pobliżu niewielkiej gwiazdy rodzi pytania o szczegóły tego procesu. TOI-5205 b należy do grupy tzw. GEMS – gigantycznych planet krążących wokół czerwonych karłów, które są przedmiotem programu badawczego JWST „Red Dwarfs and the Seven Giants”.
Pierwsze szczegółowe obserwacje trzech tranzytów planety przyniosły zaskakujące wyniki. Atmosfera TOI-5205 b okazała się uboższa w ciężkie pierwiastki (tzw. metale) niż zarówno Jowisz, jak i jej własna gwiazda. To czyni ją wyjątkową wśród dotychczas zbadanych gazowych olbrzymów.
Jednocześnie w jej atmosferze wykryto obecność metanu (CH₄) i siarkowodoru (H₂S). Choć nie jest to samo w sobie niezwykłe, zestawienie tych związków z bardzo niską metalicznością wskazuje na nietypową historię formowania planety.
Modele opracowane przez badaczy z Uniwersytetu w Zurychu sugerują, że wnętrze TOI-5205 b może być nawet 100 razy bogatsze w ciężkie pierwiastki niż jej atmosfera. Oznaczałoby to, że w trakcie formowania cięższe elementy „zapadły się” do środka planety, a jej warstwy nie mieszają się efektywnie.
Atmosfera bogata w węgiel, ale uboga w tlen
– Obserwujemy znacznie niższą metaliczność, niż przewidywały modele. To sugeruje, że ciężkie pierwiastki migrowały do wnętrza planety i dziś atmosfera oraz głębsze warstwy są słabo wymieszane – wyjaśnia Shubham Kanodia, współautor badań.
Wyniki wskazują również na atmosferę bogatą w węgiel, ale ubogą w tlen, kolejny element układanki, który nie pasuje do klasycznych scenariuszy powstawania planet.
Badania są częścią szerokiego programu GEMS Survey, którego celem jest zrozumienie, jak powstają i ewoluują gazowe olbrzymy wokół małych gwiazd. Naukowcy musieli przy tym uwzględnić dodatkowe utrudnienie: aktywność samej gwiazdy. Plamy gwiezdne wpływały na dane, zmieniając obserwowane widmo i maskując część sygnałów atmosferycznych.
Opracowane metody korekty tych zakłóceń mogą okazać się kluczowe dla przyszłych badań, nie tylko tej planety, ale także wielu innych światów krążących wokół aktywnych, zmiennych gwiazd.
TOI-5205 b pokazuje, że Wszechświat wciąż potrafi zaskakiwać. A każda taka „niepasująca” planeta to szansa na poprawienie teorii i lepsze zrozumienie, jak naprawdę powstają kosmiczne światy.
Źródło: Carnegie Institution for Science
Czytaj też: Rekordowy start Atlas V. Amazon wysyła w kosmos coraz więcej satelitów
Grafika tytułowa: Javier Miranda / Unsplash
