Dodano: 21 maj 2021r.

Dlaczego obserwujemy tak mało dużych planet skalistych w kosmosie? Egzoplanety mogą się kurczyć

Astronomowie, przy pomocy różnych teleskopów, znaleźli do tej pory ponad 4000 egzoplanet krążących w Drodze Mlecznej wokół innych gwiazd niż Słońce. Ale tylko niewielka część z nich to planety o rozmiarach od 1,5 do 2 razy większych od Ziemi. Dlaczego więc obserwujemy tak mało dużych planet skalistych w kosmosie? Według nowych badań planety nie są statycznymi obiektami, ale ewoluującymi i dynamicznymi światami, a brak dużych, skalistych planet, może być związany z ich... kurczeniem się.

Dlaczego obserwujemy tak mało dużych planet skalistych w kosmosie? Egzoplanety mogą się kurczyć

 

Na łamach „The Astronomical Journal” (DOI: 10.3847/1538-3881/abf439) ukazała się publikacja naukowców z Flatiron Institute’s Center for Computational Astrophysics, która może wyjaśniać tzw. lukę Fultona (lub small planet radius gap), czyli problem z rozmiarami planet poza naszym Układem Słonecznym, bo planet o rozmiarach od 1,5 do 2 razy większych od Ziemi jest uderzająco mało w obserwowanym kosmosie.

Nowe badania sugerują, że przyczyną może być to, że nieco większe planety od przedstawionego zakresu, zwane gazowymi karłami lub mini-Neptunami, z czasem zmniejszają się tracąc swoją atmosferę. Zostaje po nich jedynie skaliste jądro tylko nieznacznie większe od naszej rodzimej planety.

Te zmieniające się planety tylko przez chwilę mają promień odpowiedniego rozmiaru, aby wypełnić wspomnianą lukę, ale szybko zmniejszają się. Konsekwencje dla nauk planetarnych są ekscytujące, ponieważ potwierdza to fakt, że planety nie są statycznymi obiektami, ale ewoluującymi i dynamicznymi światami.

Polowanie na planety pozasłoneczne

Poszukiwanie i badanie egzoplanet to bardzo młoda dziedzina. Jeszcze w 1992 roku nikt nigdy nie widział planety spoza Układu Słonecznego. Dziś odkryliśmy ich ponad 4000, a liczba ta szybko rośnie dzięki wysiłkom astronomów i nowym, lepszym teleskopom do poszukiwania pozasłonecznych planet.

Kosmiczny Teleskop Keplera, TESS czy inne obserwatoria umożliwiły odkrycia zupełnie nowych typów planet, jak Gorące Jowisze, duże, gazowe olbrzymy krążące bardzo blisko swoich gwiazd macierzystych. Były to jedne z pierwszych obserwowanych planet pozasłonecznych, a to ze względu na ich spore rozmiary ułatwiające ich odkrycie oraz krótkie okresy orbitalne, pozwalające zobaczyć, jak wędrują na tle tarczy swojej gwiazdy. Niektóre Gorące Jowisze okrążają swoją gwiazdę w zaledwie kilka ziemskich dni.

Wraz z rozwojem technologii i wzrostem zdolności do znajdowania mniejszych planet, astronomowie zaczęli dostrzegać wielką różnorodność ich typów, z których najmniejsze są nawet mniejsze niż Merkury. Jednak gdy zaczęto masowo odkrywać egzoplanety, naukowcy zauważyli pewną zależność. Wśród tych wszystkich nowo odkrytych światów, bardzo mało jest planet, których promień mieściłby się w zakresie 1,5 do 2 promieni Ziemi.

Kurczące się egzoplanety

Wcześniejsze teorie sugerowały, że mini-Neptuny mogły zostać pozbawione swoich atmosfer przez bombardowanie asteroidami. Inne mówiły, że niektóre planety mogą powstawać w regionach bez wystarczającej ilości pyłu i gazu, aby uzyskać gęstą atmosferę, co pozbawiło ich możliwości rozrośnięcia się i pozostały jakby niedokończone. Rozmiar takich planet mieściłby się poniżej luki Fultona.

Zespół badawczy kierowany przez Trevora Davida podszedł do zagadki w nowy sposób, rozważając, czy z biegiem czasu nastąpiła jakakolwiek zmiana rozmiaru badanych światów. Planety mają tendencję do formowania się w tym samym czasie, co ich gwiazda, więc jeśli zna się wiek gwiazdy, można też oszacować wiek planety. To pozwoliło uczonym posortować planety na grupy wiekowe.

Naukowcy odkryli, że wśród planet starszych niż 2 miliardy lat, najmniej powszechne były planety o wielkości około 1,8 promienia Ziemi, w przypadku młodszych światów najmniej było planet o wielkości około 1,6 promienia Ziemi. To, jak wskazują badacze, sugeruje, że najmniejsze mini-Neptuny nie mogą utrzymać swoich atmosfer i kurczą się, by stać się super-Ziemiami, czyli planetami tylko nieznacznie większymi od Ziemi. Zgodnie z publikacją, ten sam los spotyka też większe mini-Neptuny, tylko później, co powoduje przesunięcie luki w rozmiarach planet.

Jaka jest przyczyna kurczenia się mini-Neptunów, czyli utraty przez nie atmosfery? Według badaczy, jest to prawdopodobnie spowodowane nie bombardowaniem asteroidami, a promieniowaniem gwiazdy macierzystej, która zwyczajnie zdmuchuje atmosferę planet. Proces ten w pewnym stopniu wpływa na wszystkie planety, ale te większe mają na tyle silną grawitację, że efekt nie jest aż tak dramatyczny.

 

Źródło: Universe Today, Fot. Wikimedia Commons/ Aldaron