Astronomii au descoperit un gigant gazos cu o densitate mai mare decât cea a Pământului

După ce au efectuat măsurători ale unei exoplanete foarte tinere, de mărimea lui Jupiter, numită HD-114082b, oamenii de știință au descoperit că proprietățile sale nu se potrivesc perfect cu niciunul dintre cele două modele populare de formare a planetelor gigant gazos. Pur și simplu, este mult prea grea pentru vârsta sa.

„Comparativ cu modelele acceptate în prezent, HD-114082b este de două-trei ori prea densă pentru un gigant gazos tânăr, cu o vârstă de numai 15 milioane de ani”, explică astrofizicianul Olga Zakhozhay de la Institutul Max Planck pentru Astronomie din Germania.

• Test de cultură generală. Ce este entropia?
• Pentru prima dată, fizicienii au „încurcat” doi atomi în mișcare, validând o teorie cuantică

Orbitând în jurul unei stele numite HD-114082 la aproximativ 300 de ani lumină distanță, exoplaneta a făcut obiectul unei campanii intense de colectare de date.

Cu o vârstă de doar 15 milioane de ani, HD-114082b este una dintre cele mai tinere exoplanete descoperite vreodată, iar înțelegerea proprietăților sale ar putea oferi indicii cu privire la modul de formare a planetelor – un proces care nu este pe deplin înțeles.

Pentru o caracterizare completă a unei exoplanete sunt necesare două tipuri de date, în funcție de efectul pe care îl are asupra stelei sale gazdă.

HHD-114082, una dintre cele mai tinere exoplanete descoperite vreodată

Datele de tranzit sunt o înregistrare a modului în care lumina unei stele se diminuează atunci când o exoplanetă care orbitează trece prin fața ei. Dacă știm cât de strălucitoare este steaua, această atenuare slabă poate dezvălui dimensiunea exoplanetei.

Datele privind viteza radială, pe de altă parte, reprezintă o înregistrare a modului în care o stea se clatină în loc ca răspuns la atracția gravitațională a exoplanetei. Dacă cunoaștem masa stelei, atunci amplitudinea oscilației sale ne poate oferi masa exoplanetei.

Timp de aproape patru ani, cercetătorii au colectat observații ale vitezei radiale ale HD-114082. Folosind datele combinate de tranzit și de viteză radială, cercetătorii au determinat că HD-114082b are aceeași rază ca Jupiter – dar are o masă de 8 ori mai mare decât a lui Jupiter.

Aceasta înseamnă că exoplaneta are o densitate de aproximativ două ori mai mare decât cea a Pământului și de aproape 10 ori mai mare decât cea a lui Jupiter.

Exoplaneta are o densitate de aproape 10 ori mai mare decât cea a lui Jupiter

Dimensiunea și masa acestei exoplanete tinere înseamnă că este foarte puțin probabil să fie o planetă stâncoasă foarte mare. Limita superioară pentru acestea este de aproximativ 3 raze terestre și 25 de mase terestre.

Există, de asemenea, o gamă foarte mică de densități în cazul exoplanetelor stâncoase. Peste acest interval, corpul devine mai dens, iar gravitația planetei începe să rețină o atmosferă semnificativă de hidrogen și heliu.

HD-114082b depășește cu mult acești parametri, ceea ce înseamnă că este un gigant gazos. Dar astronomii nu știu cum a ajuns în acest fel.

„Credem că planetele gigantice se pot forma în două moduri posibile”, spune astronomul Ralf Launhardt de la MPIA. „Ambele au loc în interiorul unui disc protoplanetar de gaz și praf distribuit în jurul unei stele centrale tinere.”

Cele două moduri sunt denumite „început la rece” sau „început la cald”. Într-un start la rece, se crede că exoplaneta se formează, pietricică cu pietricică, din resturile din discul care orbitează în jurul stelei.

O planetă stâncoasă foarte mare?

Bucățile sunt atrase, mai întâi electrostatic, apoi gravitațional. Cu cât capătă mai multă masă, cu atât crește mai repede, până când devine suficient de masivă pentru a declanșa o acumulare accelerată de hidrogen și heliu, cele mai ușoare elemente din Univers, rezultând un înveliș gazos masiv în jurul unui nucleu stâncos.

Având în vedere că gazele pierd căldură pe măsură ce cad spre nucleul planetei și formează o atmosferă, aceasta este considerată o opțiune relativ rece.

Un început fierbinte este, de asemenea, cunoscut sub numele de instabilitate a discului și se crede că apare atunci când o regiune de instabilitate în vârtejul din disc se prăbușește direct în sine sub acțiunea gravitației.

Corpul rezultat este o exoplanetă complet formată care nu are un nucleu stâncos, unde gazele își păstrează mai multă căldură, scrie ScienceAlert.

Exoplanetele care experimentează un început rece sau un început fierbinte ar trebui să se răcească în ritmuri diferite, producând caracteristici distincte pe care ar trebui să le putem observa.

„Nu înțelegem foarte bine formarea planetelor gigantice”

Cercetătorii spun că proprietățile lui HD-114082b nu se potrivesc cu modelul începutului la cald. Dimensiunea și masa sa sunt mai degrabă compatibile cu o acumulare a nucleului. Dar chiar și așa, este încă prea masiv pentru dimensiunea sa. Fie are un nucleu neobișnuit de dur, fie se întâmplă altceva.

„Este mult prea devreme pentru a abandona noțiunea de început fierbinte”, spune Launhardt. „Tot ce putem spune este că încă nu înțelegem foarte bine formarea planetelor gigantice.”

Exoplaneta este una dintre cele trei exoplanete mai tinere de 30 de milioane de ani pe care le cunoaștem, pentru care astronomii au obținut măsurători ale razei și masei. Până acum, toate trei par să nu fie compatibile cu modelul instabilității discului.

„Este interesant modul în care rezultatele noastre se alimentează în teoria formării planetelor. Ele ne ajută să ne îmbunătățim cunoștințele despre cum cresc aceste planete gigantice și ne spun unde se află lacunele înțelegerii noastre.”

Cercetarea a fost publicată în Astronomy & Astrophysics.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Miezul unui gigant gazos ar fi fost văzut pentru prima dată. Cum s-ar fi format

Jupiter se află azi la ”opoziţie”. La noapte puteţi observa gigantul gazos

Jupiter are ”personalitate dublă”. Astronomii au descoperit o ciudăţenie surprinzătoare a câmpului magnetic al gigantului gazos

Astronomii au aflat cum s-a format Jupiter, iar gigantul gazos a avut unele „tulburări de creştere”