Nova studija pruža uvid u “nestale” egzoplanete koji se nalaze između kategorija super-Zemalja i sub-Neptuna.
Otkriveno je da neki egzoplaneti gube svoje atmosfere i postupno se smanjuju. Korištenjem podataka dobivenih pomoću Keplerovog svemirskog teleskopa, koji više nije u funkciji, astronomi su identificirali mogući razlog ovog fenomena: njihove jezgre odbijaju atmosfere iznutra prema van.
Egzoplaneti, koji se nalaze izvan našeg solarnog sustava, variraju u veličini – od malih, stjenovitih planeta do velikih plinskih divova. Među njima se nalaze stjenovite super-Zemlje i veći sub-Neptuni s prostranim atmosferama. Međutim, zapaža se odsutnost planeta čija je veličina između 1,5 do 2 puta veća od Zemlje, što je područje između super-Zemalja i sub-Neptuna. Znanstvenici nastoje bolje razumjeti ovu neobičnu prazninu.
Više od 5.500 egzoplaneta
“Znanstvenici su do sada potvrdili postojanje više od 5.500 egzoplaneta, ali primijećen je manji broj planeta čiji je promjer između 1,5 i 2 puta veći od Zemlje,” izjavila je Jessie Christiansen, istraživačica u Caltech/IPAC-u i voditeljica znanosti za NASA-inom Egzoplanetarnom arhivu, koja je i glavna autorica studije. “Dovoljno je podataka da se zaključi kako ova praznina nije slučajnost. Postoji neki proces koji ometa planete u dostizanju ili održavanju ove veličine.”
Istraživači smatraju da se praznina može objasniti time što određeni sub-Neptuni tijekom vremena gube svoje atmosfere. Ako planet nema dovoljno mase, tj. gravitacijske sile, ne može zadržati svoju atmosferu, što dovodi do smanjenja sub-Neptuna na veličinu super-Zemalja i stvaranja praznine između ta dva tipa planeta.
Međutim, proces gubitka atmosfere ostao je nejasan. Dva su glavna mehanizma koja se razmatraju: gubitak mase potaknut jezgrom i fotoevaporacija. Nova studija pruža dokaze koji podupiru prvi mehanizam.
Gubitak mase potaknut jezgrom javlja se kada zračenje koje emitira vruća jezgra planeta tijekom vremena odbija atmosferu od planeta. “Ovo zračenje djeluje na atmosferu s donje strane,” objašnjava Christiansen.
Uloga fotoevaporacije
Drugi vodeći mehanizam, fotoevaporacija, događa se kada atmosferu planeta doslovce odnese zračenje zvijezde domaćina. Christiansen to uspoređuje sa sušilom za kosu koje djeluje na kocku leda.
Dok se smatra da fotoevaporacija nastupa u prvim stadijima života planeta, otprilike u prvih 100 milijuna godina, vjeruje se da se gubitak mase potaknut jezgrom događa kasnije, približno nakon 1 milijarde godina. Bez obzira na mehanizam, “ako planet nema dovoljno mase, ne može zadržati atmosferu i smanjuje se,” dodaje Christiansen.
U ovoj studiji, Christiansen i njezin tim koristili su podatke iz NASA-inog K2 projekta, proširenja Keplerove misije, kako bi istražili zvjezdane skupine Praesepe i Hyades, stare između 600 i 800 milijuna godina. Budući da se pretpostavlja da su planeti iste starosti kao i njihove zvijezde domaćini, sub-Neptuni u ovom sustavu prešli su dob fotoevaporacije, ali nisu dovoljno stari za gubitak mase potaknutog djelovanjem jezgre.
Ako bi u Praesepeu i Hyadesu pronašli značajan broj sub-Neptuna (u usporedbi sa starijim zvijezdama u drugim skupinama), to bi ukazivalo na to da fotoevaporacija nije imala utjecaja. Stoga bi gubitak mase potaknut jezgrom bio najvjerojatnije objašnjenje za ono što se događa manje masivnim sub-Neptunima tijekom vremena.
Praesepea, Hyadesa, i sub-Neptuni
Promatranjem Praesepea i Hyadesa, istraživači su ustanovili da gotovo 100% zvijezda u ovim skupinama ima sub-Neptun planet ili kandidata za planet u svojoj orbiti. Na temelju veličine ovih planeta, smatra se da su zadržali svoje atmosfere.
To se razlikuje od starijih zvijezda promatranih u misiji K2 (starijih od 800 milijuna godina), od kojih samo 25% ima sub-Neptune u svojoj orbiti. Starija dob ovih zvijezda bliža je razdoblju kada se smatra da se događa gubitak mase potaknut jezgrom.
Na temelju ovih promatranja, tim je zaključio da fotoevaporacija nije imala utjecaja u Praesepeu i Hyadesu. Da se dogodila, to bi bilo stotinama milijuna godina ranije, i ovi bi planeti imali malo ili nimalo atmosfere. To upućuje na to da je gubitak mase potaknut jezgrom vodeće objašnjenje za ono što se vjerojatno događa s atmosferama ovih planeta.
Christiansenin tim proveo je više od pet godina na izradi kataloga kandidata za planete potrebnog za ovu studiju. Međutim, istraživanje je daleko od završetka, rekla je, a trenutno razumijevanje fotoevaporacije i/ili gubitka mase potaknutog jezgrom moglo bi se dalje razvijati. Ovi nalazi vjerojatno će biti testirani budućim studijama prije nego što se misterij ove planetarne praznine može smatrati riješenim.
Ova studija provedena je uz pomoć NASA-inog Egzoplanetarnog arhiva, koji vodi Caltech u Pasadeni po ugovoru s NASA-om kao dio Egzoplanetarnog istraživačkog programa, smještenog u NASA-inom Laboratoriju za mlazni pogon u Južnoj Kaliforniji. JPL je podružnica Caltecha. Rezultati studije objavljeni su u časopisu Astronomical Journal.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr
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.
