Astronómovia objavili extrémne horúcu superZem s desaťhodinovým rokom a náznakmi magmatického oceánu. Objav narúša dlhoročné predstavy o tom, ako sa malé a prehriate planéty vyvíjajú v extrémnych podmienkach a ako dlho dokážu odolávať žiareniu svojich hviezd.

Medzinárodný tím vedený Carnegie Institution for Science využil vesmírny teleskop Jamesa Webba na detailné skúmanie planéty TOI 561 b. Táto prehistorická superZem obieha svoju hviezdu v neuveriteľne krátkom čase len 10,56 hodiny a ide o doteraz najjasnejší dôkaz existencie atmosféry na malom skalnatom exoplanete mimo našej sústavy. Na objav upozornil Interesting Engineering.

Extrémne podmienky a prekvapivá atmosféra

Hoci je TOI 561 b približne dvojnásobkom hmotnosti Zeme, svojim vzhľadom ani charakteristikami sa jej nepodobá. Planéta obieha extrémne blízko pri svojej hviezde v približne štyridsiatine vzdialenosti Merkúru od Slnka, čo znamená, že jedna jej strana je neustále vystavená dennému svetlu. V takýchto podmienkach astronómovia dlhodobo predpokladali, že malá a prehriata planéta si nedokáže udržať atmosféru dlhšie ako krátko po svojom vzniku.

„Na základe toho, čo vieme o iných systémoch, by astronómovia predpovedali, že planéta, ako je táto, je príliš malá a horúca na to, aby si dlho po svojom vzniku zachovala svoju vlastnú atmosféru,“ vysvetľuje druhá autorka štúdie Nicole Wallack.

NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

Napriek extrémnemu žiareniu hviezdy, ktorá je výrazne staršia než naše Slnko, si TOI 561 b stále drží atmosféru. Jej existencia zároveň vysvetľuje neštandardne nízku hustotu planéty. TOI 561 b však je určite menej hustá než planéta so zložením podobným Zemi. „Nie je to to, čo nazývame super-nadúvanie… ale má menšiu hustotu, než by ste očakávali, keby malo zloženie podobné Zemi,“ opisuje túto zvláštnosť hlavná autorka štúdie Johanna Teske.

Starobylá hviezda a neobvyklé zloženie planéty

Tím vedcov zvažoval aj to, či by nižšiu hustotu mohol spôsobovať menší železné jadro a ľahšie horniny v plášti, čo by zodpovedalo vlastnostiam hviezdy, ktorú planéta obieha. „TOI-561 b sa medzi planétami s ultrakrátkou periódou obežnej dráhy odlišuje tým, že obieha okolo veľmi starej… hviezdy chudobnej na železo,“ upozorňuje Teske na unikátnosť celého systému. To naznačuje, že planéta vznikala v inom chemickom prostredí než telesá v našej Slnečnej sústave a môže slúžiť ako okno do raných fáz formovania planét vo vesmíre.

Ani vnútorná štruktúra však nedokázala plne vysvetliť pozorované dáta, a tak vedci začali podozrievať, že nízku hustotu spôsobuje pomerne silná atmosféra. Teleskop Jamesa Webba, konkrétne prístroj NIRSpec, umožnil tímu zmerať teplotu na dennej strane planéty počas sekundárneho zatmenia. Keby TOI 561 b bola len obnaženou skalnatou guľou, musela by sa zahriať až k hraniciam 4900 stupňov Fahrenheita. Realita však ukázala približne 3200 stupňov, čo výrazne naznačuje prenos tepla z dennej strany na nočnú.

Vedci zvažovali viacero scenárov. O niečo nižšiu teplotu by mohol spôsobiť magmatický oceán, ktorý prenáša teplo, prípadne tenká vrstva skalených pár. Ani jedna možnosť sa však nezhodovala s pozorovaním. Tím preto dospel k záveru, že jediným realistickým vysvetlením je robustná atmosféra. „Silný vietor by ochladzoval dennú stranu prenášaním tepla na nočnú stranu,“ objasňuje spoluautorka výskumu Anjali Piette. Dodáva, že plyny ako vodná para absorbujú svetlo skôr, než jedinečné z atmosféry, a „jasné silikátové oblaky by mohli odrážať svetlo hviezd.“

NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

Planéta ako „vlhká lávová guľa“

Stále však zostáva nejasné, ako si planéta dokáže takú atmosféru udržať. Intenzívne žiarenie hviezdy by ju malo dávno roztrhať a odviesť do vesmíru. Podľa spoluautora Tima Lichtenberga existuje krehká rovnováha medzi únikom a opätovným pohlcovaním plyno. „Zároveň s tým, ako z planéty unikajú plyny, ktoré živia atmosféru, ich magmatický oceán nasáva späť do vnútrozemia.“ Dodáva, že planéta je „naozaj ako mokrá lávová guľa.“

Výskum TOI 561 b predstavuje prvé výsledky v rámci programu JWST General Observers Program 3860. Vedci pritom planétu sledovali nepretržite počas 37 hodín a analýzy ešte pokračujú. Cieľom je vytvoriť detailnú mapu teplôt na povrchu aj v atmosfére a spresniť jej chemické zloženie.

Čítajte viac z kategórie: Novinky