Dodano: 27 grudzień 2018r.

Egzotyczne planety pozasłoneczne bogate w szafiry i rubiny

Astronomowie odkryli planety pozasłoneczne tak egzotyczne, że zaproponowali dla nich zupełnie nową klasę. Te światy powstały w wysokich temperaturach blisko swoich gwiazd macierzystych i zawierają duże ilości wapnia, glinu i ich tlenków - w tym szafiru i rubinu.

 

Jedna z takich właśnie planet znajduje się w gwiazdozbiorze Kasjopei w odległości 21 lat świetlnych od nas. HD219134b okrąża swoją gwiazdę w ciągu zaledwie trzech dni i ma masę prawie pięciokrotnie większą od masy Ziemi, przez co zaliczana jest do tak zwanych superziemi.

Nowa klasa planet ma tendencję do orbitowania wokół swoich gwiazd dużo bliżej niż Ziemia czy większość odkrytych egzoplanet. Oznacza to, że jeśli krążą wokół miejsca, w którym się uformowały, ich skład może być bardzo różny. Zamiast żelaznego jądra, takiego jak Ziemia, są bogate w wapń i glin. To z kolei może oznaczać obecność rubinów i szafirów.

Badania naukowców z uniwersytetów w Zurychu w Szwajcarii i Cambridge w Wielkiej Brytanii ukazały się na łamach „Monthly Notices of Royal Astronomical Society”.

 

Astronomowie jak dotąd zidentyfikowali trzy takie planety. To wspomniana już wcześniej HD 219134b, 55 Cancri e, która znajduje się 41 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego i okrąża swoją gwiazdę w zaledwie 18 godzin oraz WASP-47 e, położoną w odległości 870 lat świetlnych od nas. WASP-47 e okrążą swoją gwiazdę macierzystą podobnie jak 55 Cancri e – w ciągu 18 godzin.

- Być może HD 219134b mieni się czerwienią i błękitem, jak rubiny i szafiry, ponieważ te kamienie szlachetne są tlenkami glinu powszechnymi na tej egzoplanecie - powiedziała Caroline Dorn, astrofizyk z Uniwersytetu w Zurychu.

Naukowcy badają powstawanie planet za pomocą modeli teoretycznych i porównują ich wyniki z danymi z obserwacji. Wiadomo, że podczas ich formowania gwiazdy takie jak Słońce były otoczone dyskiem gazu i pyłu, w którym rodziły się planety. Skaliste planety, takie jak Ziemia, powstały z resztek ciał stałych, gdy rozproszył się protoplanetarny dysk gazowy i pozostałe jego elementy się ochłodziły. Tak powstałe planety mają podobną do Ziemi kompozycję z żelaznym jądrem. Większość znanych superziem powstała w takich regionach.

Ale są też regiony blisko gwiazdy, gdzie jest o wiele cieplej. - Tam wiele pierwiastków znajduje się jeszcze w fazie gazowej, a elementy planet mają zupełnie inną pozycję – stwierdziła Dorn. W swoich modelach zespół badawczy obliczył, jak powinna wyglądać planeta powstająca w tak gorącym regionie. Zgodnie z wynikami kalkulacji, wapń i glin są głównymi składnikami obok magnezu i krzemu, a żelaza prawie nie ma.

- Z tego powodu takie planety nie mogą na przykład mieć pola magnetycznego, takiego jak ma Ziemia - przyznała Dorn. A ponieważ wewnętrzna struktura jest tak różna od naszej planety, ich atmosfery będą się różnić od normalnych superziem. Dlatego zespół naukowców mówi o nowej, egzotycznej klasie planet powstałych z kondensatów o wysokiej temperaturze.

- Ekscytujące jest to, że obiekty te są całkowicie różne od większości planet podobnych do Ziemi. W naszych obliczeniach odkryliśmy, że planety te mają od 10 do 20 procent mniejszą gęstość niż Ziemia – wyjaśniła Dorn.

Obliczenia te skłoniły badaczy do przeanalizowania innych egzoplanet o podobnie niskiej gęstości. Na przykład gruba atmosfera może prowadzić do niższej ogólnej gęstości. Ale dwie z badanych egzoplanet - 55 Cancri e i WASP-47 e, okrążają swoją gwiazdę tak blisko, że ich temperatura na powierzchni wynosi prawie 3000 stopni. W takich warunkach dawno temu straciłyby gazową otoczkę.

Choć na HD219134b nie jest aż tak gorąco, to sytuacja wydaje się bardziej skomplikowana. Na pierwszy rzut oka niższą gęstość można wytłumaczyć głębokimi oceanami magmy, choć badacze nie byli w stanie ocenić, czy takie oceany magmy mogą przyczynić się do niższej gęstości.

- Znaleźliśmy trzy kandydatki, które mogą należeć do nowej klasy superziem o egzotycznej kompozycji - podsumowuje astrofizyk. Przy okazji astronomowie skorygowali wcześniejsze doniesienia o 55 Cancri e, który mówiły o „diamentach padających z nieba”. Badacze wcześniej zakładali, że planeta składa się głównie z węgla, ale musieli porzucić tę teorię na podstawie kolejnych obserwacji. – Przekształciliśmy rzekomą diamentową planetę w szafirową planetę - zażartowała Dorn.

 

Źródło: University of Zurich, fot. Thibaut Roger/ University of Zurich