Ta planeta nie powinna istnieć. Skąd się wzięła?

Około 280 lat świetlnych od Ziemi istnieje gwiazda, która jest zaledwie cztery razy większa od Jowisza. A jednak krąży wokół niej planeta – i to całkiem spora. To niezgodne z obowiązującymi modelami powstawania gazowych olbrzymów.
TOI 5205b wizualizacja /Fot. Carnegie

TOI 5205b wizualizacja /Fot. Carnegie

Nowo odkryty świat TOI 5205b został nazwany przez naukowców “zakazaną planetą”. Dlaczego? Jest mniej więcej wielkości Jowisza i krąży wokół gwiazdy, która jest tylko cztery razy większa od niego. Obserwacje dokonane przy użyciu satelity TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) poddają w wątpliwość to, co wiemy o gazowych olbrzymach.

Czytaj też: Pierwsza egzoplaneta zidentyfikowana dzięki nowej metodzie. Krąży wokół czerwonego karła i znajduje się niedaleko Ziemi

Za odkrycie odpowiada zespół uczonych z Carnegie Mellon University pod kierunkiem dr Shubhama Kanodii. Szczegóły dotyczące nowego świata opisano w The Astronomical Journal.

Gwiazda-gospodarz – TOI-5205 – jest zaledwie około cztery razy większa od Jowisza, a jednak w jakiś sposób udało jej się uformować planetę wielkości Jowisza, co jest dość zaskakujące! dr Shubham Kanodia

Zakazana planeta

Egzoplaneta TOI 5205b krąży wokół czerwonego karła (karła typu M) TOI 5205, który ma ok. 40 proc. wielkości i masy Słońca oraz temperaturę powierzchni ok. 3127oC (w porównaniu do 5527oC naszej gwiazdy). To normalne, bo ze względu na swoje rozmiary, karły typu M są zwykle o połowę chłodniejsze od Słońca i bardziej czerwone, gdyż żyją długo. Chociaż zwykle krążą wokół nich egzoplanety, to rzadko spotyka się gazowe olbrzymy.

Czytaj też: Skały zamieniają się tam w parę. Ekstremalna egzoplaneta w obiektywie teleskopu Hubble’a

Do tej pory nie udało się wykryć gazowego olbrzyma orbitującego wokół karła typu M o masie tak niskiej, jak TOI 5205. Naukowcy porównali TOI 5205b do grochu okrążającego cytrynę – w przypadku Jowisza krążącego wokół Słońca adekwatny jest układ groch-grejpfrut. Z tego powodu TOI 5205b przechodzący przed gwiazdą macierzystą blokuje ok. 7 proc. jej światła i jest to jeden z największych znanych tranzytów w historii.

Planeta TOI 5205b krążąca wokół TOI 5205 (układ po lewej) i dla porównania Jowisz krążący wokół Słońca (układ po prawej) /Fot. Carnegie

Istnienie planety zaburza obowiązujące modele formowania planet. W dużym uproszczeniu: gwiazdy powstają z gigantycznych obłoków gazu i pyłu, a materia pozostała po procesie formowania gwiazd przekształca się w wirujący dysk, z którego rodzą się planety.

Istnienie TOI-5205b poszerza naszą wiedzę o dyskach, w których te planety się rodzą. Na początku, jeśli w dysku nie ma wystarczającej ilości materiału skalistego, aby utworzyć początkowe jądro, nie można uformować gazowego olbrzyma. I na koniec, jeśli dysk wyparuje, zanim uformuje się masywne jądro, nie można uformować gazowego olbrzyma. A jednak TOI-5205b powstał pomimo tych barier ochronnych. W oparciu o naszą obecną wiedzę na temat formowania się planet, TOI-5205b nie powinien istnieć. dr Shubham Kanodia

Anomalii tej na razie nie da się wytłumaczyć. Egzoplanetę na cel już wziął Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, który powinien być w stanie wykryć, czy TOI 5205b ma atmosferę i czy we Wszechświecie jest więcej tego typu planet. Na szczęście, dzięki głębokiemu tranzytowi, egzoplaneta wydaje się być wyjątkowo wdzięczna do obserwacji.