LHS 1903 e przeczy regułom formowania się planet
Czerwony karzeł LHS 1903 to niepozorna, chłodna gwiazda, jedna z wielu podobnych w Drodze Mlecznej. Ze względu na swoje rozmiary, układy wokół takich obiektów są stosunkowo łatwe do badania, więc astronomowie przyglądali mu się od lat. Wcześniejsze obserwacje potwierdziły istnienie trzech planet: skalistej blisko gwiazdy oraz dwóch mini-Neptunów na dalszych orbitach. Układ zdawał się wpasowywać w znany schemat. Wszystko się zmieniło wraz z wykryciem czwartego świata, czyli LHS 1903 e. Planeta ta, krążąca najdalej od swojej gwiazdy, ma wyraźnie skalisty charakter i pozbawiona jest grubej otoczki gazowej. Dla badaczy to sytuacja porównywalna z odkryciem pingwina na pustyni.
Czytaj też: Dziwne obiekty krążą po Układzie Słonecznym. Kosmiczne bałwany właśnie stały się nieco mniej tajemnicze
Widzieliśmy ten wzorzec: skaliste planety wewnątrz, gazowe na zewnątrz, w setkach układów planetarnych. Ale teraz odkrycie skalistej planety w zewnętrznej części układu zmusza nas do ponownego przemyślenia momentu i warunków, w jakich mogą powstawać planety skaliste – tłumaczy jeden z autorów badań, Ryan Cloutier
Nieoceniony wkład w to odkrycie miał kosmiczny teleskop CHEOPS, prowadzony przez Europejską Agencję Kosmiczną. Jest to pierwsza misja stworzona głównie po to, by z dużą dokładnością mierzyć rozmiary egzoplanet krążących wokół jasnych, pobliskich gwiazd. Poprzez obserwację tranzytów, czyli przejść planet na tle tarczy ich gwiazdy, CHEOPS potrafi precyzyjnie określić ich gęstość, co jest kluczowe dla wnioskowania o budowie. W układzie LHS 1903 wszystkie cztery planety wykryto metodą tranzytów oraz pomiarów prędkości radialnych. Okresy ich obiegu mieszczą się w zakresie od 2,2 do 29,3 dnia. Analiza gęstości przyniosła ciekawe wyniki: najbliższa gwiazdy LHS 1903 b to klasyczna planeta skalista. LHS 1903 c i d to tzw. mini-Neptuny, obiekty z grubymi atmosferami, znajdujące się tam, gdzie teoria ich spodziewa.
Prawdziwą zagadką jest LHS 1903 e. Ta najdalsza planeta, zamiast być gazowym olbrzymem, jest ciałem skalistym. Co więcej, cały układ obejmuje tzw. dolinę promieni, a więc obserwowaną w statystykach egzoplanet lukę rozmiarów między superziemiami a sub-Neptunami. Zwykle tłumaczy się ją utratą atmosfery pod wpływem gwiazdy lub jej brakiem od początku. Jednak występowanie tej luki w jednym układzie, w połączeniu z nietypową skalistą planetą na krańcach, komplikuje obraz bardziej, niż go wyjaśnia. Dokładne ustalenia w tej sprawie zostały zaprezentowane na łamach Science.
Formowanie od wewnątrz do zewnątrz
Naukowcy rozważali różne scenariusze. Czy ogromna kolizja mogła pozbawić LHS 1903 e atmosfery? Brakuje jednak śladów takiego kataklizmu. A może doszło do migracji planet i zamiany miejsc? Orbit nie da się jednak w ten sposób satysfakcjonująco wyjaśnić. Najlepiej pasującą hipotezą okazuje się tzw. formowanie planet od wewnątrz do zewnątrz. W odróżnieniu od tradycyjnego modelu jednoczesnego powstawania planet z dysku protoplanetarnego, ten proces zakłada ich sekwencyjne kształtowanie. Planety rodzą się jedna po drugiej, a dysk stopniowo ubożeje w gaz. Jeżeli LHS 1903 e uformowała się późno, gdy większość gazu z dysku już wyparowała lub zużyły ją wcześniejsze planety, mogła zebrać głównie materiał stały. To tłumaczyłoby, dlaczego na dalekiej orbicie pozostała obiektem skalistym.
Czytaj też: NASA wystrzeliła rakiety w serce zorzy polarnej. Ta misja zmieni postrzeganie kosmosu
To niezwykłe widzieć skalisty świat formujący się w środowisku, które nie powinno sprzyjać takiemu wynikowi. Podważa to założenia wbudowane w nasze obecne modele – dodaje Cloutier
Znaczenie tego odkrycia jest potencjalnie ogromne. Przez dekady modele formowania planet budowano na podstawie układów pasujących do wspólnego wzorca. Teraz okazuje się, iż proces ten może być bardziej złożony i zróżnicowany. Czerwone karły, dominujący typ gwiazd w galaktyce, mogą tworzyć warunki do powstawania planet w nie do końca poznany jeszcze sposób. Odkrycie nie tylko kwestionuje istniejące teorie, lecz również wyznacza nowe kierunki badań. Astronomowie z pewnością zaczną uważniej przeszukiwać inne układy w poszukiwaniu podobnych odstępstw od reguły.