Uobičajeno je da planeti unutar zrelih planetarnih sustava, kao što je naš solarni sustav, održavaju stabilne orbite oko svoje matične zvijezde. No, sve više dokaza upućuje na to da neki planeti mogu mijenjati svoje izvorne pozicije migracijom prema unutrašnjosti ili vanjskom dijelu sustava tijekom ranih faza svog razvoja. Ovo kretanje planeta moglo bi biti ključno za razumijevanje dugogodišnje zagonetke koja je zbunjivala astronome: primjetno manjak egzoplaneta čija je veličina otprilike dvostruka u odnosu na Zemlju. Nasuprot tome, brojni su primjerci egzoplaneta koji su manji ili veći od te specifične veličine.
“Prije šest godina, detaljnom analizom podataka koje je prikupio Keplerov svemirski teleskop, uočena je oskudica egzoplaneta veličine oko dva Zemljina radijusa,” ističe Remo Burn, istraživač egzoplaneta u Max Planck Institutu za astronomiju (MPIA) u Heidelbergu, koji je vodeći autor studije objavljene u časopisu Nature Astronomy. “Zanimljivo je da smo mi, zajedno s drugim istraživačkim grupama, na temelju naših modela predvidjeli postojanje ove anomalije čak i prije njezina otkrića,” objašnjava Christoph Mordasini, član Nacionalnog centra kompetencija za istraživanje (NCCR) PlanetS i rukovoditelj Odjela za istraživanje svemira i planetarne znanosti na Sveučilištu u Bernu. Ova predviđanja proizašla su iz njegovog rada u MPIA, koji je u dugogodišnjoj suradnji s Bernom na istraživanjima ovog fenomena.
Važnost migracije planeta
Često se navodi da bi planeti mogli izgubiti dio svoje prvotne atmosfere zbog zračenja svoje zvijezde domaćina, osobito lakih plinova poput vodika i helija. “Međutim, ovakve teorije često previdi važnost migracije planeta,” napominje Burn. Već desetljećima poznato je da planeti mogu mijenjati svoje pozicije unutar planetarnih sustava, krećući se prema unutra ili prema van, ovisno o određenim uvjetima. Efikasnost ove migracije i njezin utjecaj na oblikovanje planetarnih sustava ključni su za shvaćanje kako dolazi do ove specifične raspodjele veličina.
Raspon veličina koji obuhvaća ovu anomaliju naseljavaju dva različita tipa egzoplaneta: s jedne strane su stjenoviti planeti, poznati kao super-Zemlje, koji su masivniji od Zemlje, dok s druge strane postoji rastući broj tzv. sub-Neptuna ili mini-Neptuna, koji su prosječno veći od super-Zemalja. “Ovaj tip egzoplaneta ne postoji unutar našeg sunčevog sustava,” upozorava Burn. “Stoga još uvijek nemamo potpunu sliku njihove strukture i sastava.”
Iako se smatra da ovi planeti imaju znatno veće atmosfere u odnosu na stjenovite planete, doprinos karakteristika sub-Neptuna ovoj raspodjeli veličina bio je nejasan. Postavlja se pitanje, implicira li ova raspodjela različite procese formiranja za ove dvije vrste planeta? “Temeljem simulacija koje smo ranije objavili, najnoviji rezultati potvrđuju da evolucija sub-Neptuna nakon njihovog nastanka igra značajnu ulogu u stvaranju ove specifične raspodjele,” zaključuje Julia Venturini sa Sveučilišta u Ženevi, koja je predvodila istraživanje iz 2020. godine i članica je suradnje PlanetS.
Očekivanja
Na hladnijim mjestima njihovih izvornih lokacija, gdje je zračenje zvijezde slabije, očekivalo bi se da sub-Neptuni imaju veličine koje su rijetke ili nedostajuće u promatranoj distribuciji. Kako migriraju bliže svojoj zvijezdi, proces otapanja leda rezultira stvaranjem guste atmosfere vodene pare, što dovodi do promjene u veličini planeta.
“Sveukupno, ovi mehanizmi objašnjavaju zašto postoji manjak planeta veličine oko dva Zemljina radijusa,” dodaje Henning, direktor MPIA, ističući da su ova istraživanja rezultat dugogodišnjeg rada i kontinuiranog poboljšanja modela. Ova najnovija otkrića temelje se na složenim modelima koji simuliraju formiranje i evoluciju planeta, uključujući dinamiku plinskih i prašinastih diskova oko mladih zvijezda, kao i procese koji uključuju formiranje atmosfera, miješanje plinova i migraciju.
“Ključ za razumijevanje ovih procesa leži u poznavanju ponašanja vode pod ekstremnim tlakovima i temperaturama, što je omogućilo realističnije simulacije ponašanja sub-Neptuna,” pojašnjava Burn, naglašavajući važnost ovog aspekta u objašnjavanju raspodjele veličina egzoplaneta.
Daljnja istraživanja, posebice s teleskopima poput James Webb Space Telescope (JWST) i Extremely Large Telescope (ELT), mogla bi pružiti dodatne uvide i testirati ove modele, nudeći novu perspektivu na kompleksne procese koji oblikuju naše razumijevanje kozmosa.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
