Astronomi so z vesoljskim teleskopom James Webb podrobno analizirali nenavaden planetarni sistem v naši galaksiji in prišli do ugotovitve, ki spreminja razumevanje nastanka nekaterih planetov.
Okoli zvezde TOI-1130, oddaljene približno 190 svetlobnih let od Zemlje, krožita dva zelo različna planeta: velikanski “vroči Jupiter” in manjši mini Neptun. Takšna kombinacija velja za izjemno redko, saj so vroči Jupitri običajno osamljeni in s svojo močno gravitacijo destabilizirajo vse manjše planete v bližini.
Zdaj pa so raziskovalci z MIT prvič podrobno analizirali atmosfero mini Neptuna, ki kroži znotraj orbite vročega Jupitra, in odkrili sledi, ki kažejo, da sta se oba planeta verjetno oblikovala precej dlje od svoje zvezde, nato pa se postopoma premaknila proti njej.
Rezultati raziskave so bili objavljeni v reviji Astrophysical Journal Letters.
Planet z “nemogočo” atmosfero
Mini Neptuni so med najpogostejšimi planeti v Mlečni cesti, čeprav v našem Osončju nimamo nobenega podobnega sveta. Gre za manjše plinaste planete s skalnatim jedrom in gosto atmosfero.
TOI-1130b pa je znanstvenike posebej presenetil zaradi svoje sestave.
Meritve teleskopa James Webb kažejo, da njegova atmosfera vsebuje veliko vodne pare, ogljikovega dioksida in žveplovega dioksida ter manjše količine metana. To pomeni, da gre za tako imenovano “težko atmosfero”.
Težava je v tem, da planet danes kroži zelo blizu svoje zvezde, kjer naj takšne atmosfere ne bi mogel razviti.
“Ta meritev kaže, da je mini Neptun nastal precej dlje od zvezde, onkraj meje zmrzovanja,” je pojasnil glavni avtor raziskave Saugata Barat z MIT.
Sistem, ki astronomom povzroča težave
Sistem TOI-1130 je astronome begal že od odkritja leta 2020.
V njem namreč kroži tudi vroči Jupiter – ogromni plinasti planet, ki svojo zvezdo obkroži v osmih dneh. Takšni planeti so običajno “samotarji”, saj njihova gravitacija pogosto uniči ali izvrže manjše planete iz bližnjih orbit.
Toda v tem primeru je mini Neptun preživel v notranji orbiti in zvezdo obkroži v le štirih dneh.
“To je zelo nenavadna arhitektura sistema,” je dejala astronomka Chelsea Huang, ki je sodelovala pri odkritju sistema. “Vroči Jupitri običajno nimajo bližnjih spremljevalcev.”
Raziskovalci menijo, da sta se oba planeta oblikovala veliko dlje od zvezde, v hladnem delu sistema, kjer je bilo dovolj ledu in zamrznjenih plinov za nastanek gostih atmosfer.
Sčasoma naj bi se oba postopoma premaknila proti notranjemu delu sistema, pri čemer sta ostala gravitacijsko povezana.
James Webb prvič pogledal v atmosfero takšnega planeta
Opazovanje sistema ni bilo preprosto. Planeta sta gravitacijsko povezana, zato njuni orbiti nista popolnoma stabilni. Zaradi medsebojnega vpliva se čas njunega kroženja rahlo spreminja, kar je otežilo natančno načrtovanje opazovanj s teleskopom James Webb.
Raziskovalci so zato združili pretekle meritve in izdelali poseben model gibanja sistema, da so lahko ujeli pravi trenutek prehoda planeta pred zvezdo.
Ko je JWST opazoval mini Neptun, je analiziral svetlobo pri različnih valovnih dolžinah. Vsaka molekula absorbira svetlobo nekoliko drugače, zato lahko astronomi iz tega razberejo kemično sestavo atmosfere.
Prav ta analiza je pokazala prisotnost težjih molekul, ki jih raziskovalci povezujejo z nastankom planeta v hladnem, ledenem območju daleč od zvezde.
Nov vpogled v nastanek planetov
Odkritje velja za pomembno, ker prvič ponuja neposreden dokaz, da se lahko mini Neptuni oblikujejo onkraj tako imenovane “meje zmrzovanja” – območja, kjer je dovolj hladno, da voda preide v led.
To bi lahko pomagalo razložiti nastanek številnih podobnih planetov po galaksiji.
“To je eden najbolj nenavadnih planetarnih sistemov, kar smo jih odkrili,” je dejal Barat. “Prvič imamo dokaz, da so mini Neptuni, ki nastanejo daleč od zvezde in se nato preselijo bližje, res prisotni tudi v naravi.”
