Niepodobna do żadnej innej: astronomowie odkryli tajemnicę egzoplanety

Astronomowie otrzymali nowe dane o egzoplanecie WASP-107b, unikalnej pod każdym względem. Jest to jedna z najgorętszych egzoplanet, znajdująca się bardzo blisko swojej gwiazdy macierzystej. Ponadto ma tak niską gęstość, że naukowcy nazywają ją "zrobioną z waty cukrowej".

Teraz okazuje się, że masa jej jądra jest znacznie mniejsza niż uważano za konieczne, aby utrzymać ogromną powłokę gazu, która ją otacza. Wyniki badań na ten temat opublikowano w „Astronomical Journal”. 

WASP-107b to egzoplaneta klasy super-neptunów, krążąca wokół gwiazdy WASP-107 w konstelacji Panny, znajdującej się 200 lat świetlnych od Ziemi. Egzoplaneta jest mniej więcej wielkości Jowisza, ale dziesięć razy lżejsza.

Kanadyjscy naukowcy z Uniwersytetu w Montrealu wraz z kolegami z USA, Niemiec i Japonii pracującymi nad projektem WASP wykorzystali dane z Obserwatorium Kecka na Hawajach do dokładniejszego oszacowania masy WASP-107b. W tym celu wykorzystali metodę prędkości radialnej, która umożliwia określenie masy planety poprzez obserwację oscylacyjnego ruchu jej gwiazdy spowodowanego grawitacyjnym przyciąganiem planety.

Okazało się, że masa WASP-107b stanowi około jednej dziesiątej masy Jowisza, czyli zaledwie około 30 razy więcej niż masa Ziemi. Następnie autorzy przeanalizowali prawdopodobną strukturę wewnętrzną planety i doszli do zaskakującego wniosku: przy tak małej gęstości planeta powinna mieć solidne jądro, nie więcej niż cztery razy większe od masy Ziemi. Oznacza to, że ponad 85 procent masy WASP-107b znajduje się w grubej warstwie gazu otaczającej jądro. Dla porównania Neptun zawiera tylko 5 do 15 procent swojej całkowitej masy w warstwie gazowej.

To konkretny dowód na to, że masywna akrecja otoczki gazu może zostać uruchomiona w przypadku jąder, które są znacznie mniej masywne niż wcześniej sądzono” - mówi dyrektor badań Björn Benneke, profesor astrofizyki z Instytutu Badań Egzoplanet na Uniwersytecie w Montrealu. „W tym badaniu analizujemy podstawy, na jakich mogą powstawać i rosnąć planety olbrzymy”.

Zgodnie z klasycznymi modelami powstawania gazowych olbrzymów, zbudowanymi na przykładzie Jowisza i Saturna, aby utrzymać dużą ilość gazu, zanim protoplanetarny dysk pyłu i gazu, który otacza młodą gwiazdę rozproszy się, potrzebne jest stałe jądro co najmniej 10 razy masywniejsze niż Ziemia. Dlatego początkowo badacze mieli wiele wątpliwości dotyczących WASP-107b.

„Jak mogła powstać planeta o tak małej gęstości? Jak utrzymała przed wyciekiem swoją ogromną warstwę gazu, zwłaszcza biorąc pod uwagę bliskość gwiazdy?” - pyta autorka artykułu, doktorantka Caroline Piaulet.

Autorzy sugerują, że WASP-107b uformowała się daleko od gwiazdy, gdzie gaz w dysku był wystarczająco zimny, aby akrecja gazu przebiegała wystarczająco szybko. Później planeta przeniosła się na swoją obecną pozycję w wyniku interakcji z dyskiem lub innymi planetami w układzie.

Obserwując układ WASP-107, naukowcy odkryli inną egzoplanetę, WASP-107c, o masie około jednej trzeciej masy Jowisza, znajdującą się znacznie dalej od gwiazdy macierzystej i obracającą się wokół niej po wydłużonej eliptycznej orbicie.

WASP-107c pod pewnymi względami zachowuje pamięć o tym, co wydarzyło się w układzie WASP-107. Duża ekscentryczność jego orbity wskazuje na dość chaotyczną przeszłość, z interakcjami między planetami, które mogły prowadzić do znacznych przemieszczeń, takich jak sugerowane dla WASP-107b , opowiada Caroline Piaulet.

Naukowcy planują kontynuować badania WASP-107b za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, którego wystrzelenie zaplanowano na 2021 rok.