Najbrojnije zvijezde u Mliječnoj stazi ne izgledaju kao Sunce. Male su, hladne i tamne, a upravo oko njih nova studija pronalazi neobičan manjak jedne od najčešćih poznatih skupina egzoplaneta.
Istraživanje Sveučilišta McMaster, temeljeno na opservacijama NASA-inog satelita TESS, pokazuje da planeta tipa sub-Neptun gotovo nema oko crvenih patuljaka srednjih i kasnijih podtipova spektralnog razreda M. Oko takvih zvijezda, koje čine velik dio zvjezdane populacije Mliječne staze, mnogo su češće super-Zemlje.
Dugo je Sunčev sustav bio jedini primjer prema kojem su astronomi mogli zamišljati kako izgledaju planetarni sustavi. Mali stjenoviti planeti nalaze se bliže zvijezdi, veliki plinoviti divovi dalje od nje, a ledeni divovi još dalje. Otkrića egzoplaneta pokazala su da takav raspored nije pravilo.
Danas se procjenjuje da u Mliječnoj stazi u prosjeku postoji barem jedan planet na svaku zvijezdu. Među njima su se posebno istaknule dvije skupine koje nemaju izravnog dvojnika u našem Sunčevu sustavu: super-Zemlje i sub-Neptuni.
Super-Zemlje su stjenoviti planeti koji mogu biti do deset puta masivniji od Zemlje. Sub-Neptuni su veći od Zemlje, ali manji od Neptuna, a često se opisuju kao svjetovi s debelim plinovitim omotačima. Oko zvijezda sličnih Suncu obje su skupine vrlo česte.
No upravo tu je dugo postojao problem. Zvijezde nalik Suncu nisu najčešće zvijezde u Mliječnoj stazi. Većinu čine crveni patuljci, male i slabo sjajne zvijezde spektralnog razreda M. Ako se želi razumjeti kako planeti nastaju u galaksiji, takve zvijezde ne mogu ostati sporedan dio priče.
TESS je otvorio pogled prema najslabijim zvijezdama
Crveni patuljci dugo su bili teži za sustavna istraživanja. Zbog slabog sjaja zahtijevaju osjetljive opservacije, osobito kada se oko njih traže mali planeti.
NASA-in Transiting Exoplanet Survey Satellite, poznat kao TESS, promijenio je taj dio istraživanja. Satelit promatra velika područja neba i traži sitna smanjenja sjaja zvijezda koja nastaju kada planet prođe ispred zvijezde gledano iz naše perspektive. Takav prolazak, odnosno tranzit, astronomima otkriva da planet postoji i daje prve podatke o njegovoj veličini i orbiti.
Tim sa Sveučilišta McMaster usmjerio se na planete oko malih crvenih patuljaka, zvijezda koje imaju samo oko 8 do 40 posto veličine Sunca. Riječ je o slabim, ali iznimno brojnim zvijezdama, pa su ključne za statistiku planetarnih sustava u Mliječnoj stazi.
Rezultat nije bio samo dopuna postojećoj slici. Bio je promjena same slike.
Oko tih zvijezda astronomi su pronašli mnogo super-Zemalja, ali gotovo nijedan planet tipa sub-Neptun. Drugim riječima, skupina planeta koja je uobičajena oko zvijezda nalik Suncu gotovo nestaje oko zvijezda kojih u galaksiji ima najviše.
“Nismo samo izoštrili sliku, nego smo je promijenili. Oko ovih zvijezda sub-Neptuni zapravo nestaju, što znači da su mehanizmi koji ondje oblikuju planete drukčiji”, rekao je Erik Gillis, doktorand na Odsjeku za fiziku i astronomiju Sveučilišta McMaster.
Gillis je istraživanje proveo pod vodstvom Ryana Cloutiera, docenta i nositelja kanadske istraživačke katedre za astronomiju egzoplaneta.
Manjak sub-Neptuna ne uklapa se lako u staro objašnjenje
Jedno od glavnih objašnjenja za razliku između super-Zemalja i sub-Neptuna jest fotoevaporacija, odnosno postupni gubitak atmosfere pod utjecajem snažnog zračenja zvijezde. Ako planet izgubi veći dio plinovitog omotača, može ostati manji i gušći svijet. Ako ga zadrži, izgledniji je scenarij da ostane sub-Neptun.
Crveni patuljci na prvi se pogled dobro uklapaju u takvo objašnjenje. Iako su manji i slabijeg sjaja od Sunca, često su vrlo aktivni, osobito u ranoj fazi razvoja. Njihove erupcije i visokoenergetsko zračenje mogu snažno utjecati na atmosfere planeta koji kruže blizu zvijezde.
No upravo tu novi rezultati stvaraju problem. Istraživači ne vide samo blagi manjak sub-Neptuna oko tih zvijezda. Prema podacima TESS-a, oni ondje gotovo potpuno izostaju. Fotoevaporacija bi mogla objasniti dio tog obrasca, ali teško cijelu razliku.
Zato se otvara drukčija mogućnost: planeti u takvim sustavima možda od samog početka nastaju na drugi način. Umjesto brojnih svjetova s debelim plinovitim omotačima, uvjeti oko malih crvenih patuljaka možda češće stvaraju planete bogate vodom ili tijela koja nikada ne prođu razvojni put tipičnog sub-Neptuna.
“Ako želimo razumjeti podrijetlo planeta i podrijetlo života, trebamo cjelovitu sliku o tome kako planeti nastaju i od čega su građeni. Ovo istraživanje nas tome približava”, rekao je Gillis.
Najbrojnije zvijezde mijenjaju statistiku egzoplaneta
Istraživanje je objavljeno u časopisu The Astronomical Journal i dolazi u području koje se razvilo iznimno brzo. Prvi egzoplaneti otkriveni su prije otprilike tri desetljeća, što je u astronomskim razmjerima vrlo kratko razdoblje.
Od tada su astronomi od jednog jedinog poznatog planetarnog sustava, našeg, došli do tisuća potvrđenih svjetova oko drugih zvijezda. Svaki veći uzorak pokazao je da Sunčev sustav nije univerzalni predložak. Sada se pokazuje i da zvijezde slične Suncu nisu dovoljne za razumijevanje planetarne populacije cijele galaksije.
“Naš Sunčev sustav nekoć je bio jedini primjer koji smo imali. Danas, zahvaljujući misijama poput TESS-a, možemo uspoređivati tisuće sustava i otkrivati obrasce koji mijenjaju naše pretpostavke”, rekao je Cloutier.
Posebno je zanimljivo što se nova praznina pojavljuje upravo oko najbrojnijih zvijezda. Astronomi su već morali prihvatiti da najčešći poznati planeti oko zvijezda poput Sunca ne postoje u našem Sunčevu sustavu. Sada moraju objasniti zašto se jedna od tih čestih skupina gotovo ne pojavljuje oko zvijezda koje dominiraju Mliječnom stazom.
“Već je bilo zapanjujuće saznati da najčešći planeti u našoj galaksiji ne postoje u našem Sunčevu sustavu. Sada ovim radom dobivamo jasniju sliku o tome odakle dolaze super-Zemlje i sub-Neptuni”, rekao je Cloutier
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
Izvori i publikacija
TESS Planet Occurrence Rates Reveal the Disappearance of the Radius Valley Around Mid-to-late M Dwarfs
Časopis / izvor: The Astronomical Journal
