Astronomi su otkrili jednu od najneobičnijih egzoplaneta do sada – svet koji je oko 2,5 puta širi od Zemlje, ali ima čak 23,5 puta veću masu. Njena izuzetno velika gustina predstavlja ozbiljan izazov za postojeće modele nastanka planeta.
Planeta je dobila oznaku GJ 523b, a istraživači je opisuju kao moguću „mega-Zemlju“ – nezvaničan naziv za izuzetno masivne planete koje su pretežno stenovite. Međutim, upravo je GJ 523b zanimljiva zato što bi, prema dosadašnjim teorijama, sa tolikom masom trebalo da bude sasvim drugačiji svet.
Prevelika za običnu stenovitu planetu
GJ 523b ima 2,55 puta veći poluprečnik od Zemlje, dok joj masa iznosi oko 23,5 Zemljinih masa. Zbog toga je njena prosečna gustina približno 7,75 grama po kubnom centimetru, odnosno znatno veća od Zemljine, koja iznosi oko 5,5 g/cm³.
Za planetu takvih dimenzija to je veoma neobično.
„Ovo uopšte nije ono što smo očekivali“, rekao je Maks Kroft, vodeći autor istraživanja. Prema njegovim rečima, veoma guste planete nisu nepoznate, ali su uglavnom male, stenovite planete nalik Zemlji ili Merkuru. GJ 523b je, međutim, dva i po puta veća od Zemlje.
Planeta obiđe svoju zvezdu za svega 17,75 dana, a čitav sistem je veoma mlad – procenjuje se da je star oko 170 miliona godina.
Kako je planeta otkrivena?
GJ 523b je najpre identifikovana pomoću NASA-inog teleskopa TESS, koji traži planete tako što registruje sitna smanjenja sjaja zvezde kada planeta prođe ispred nje.
Astronomi su potom posmatranja nastavili sa Zemlje, pomoću teleskopa WIYN prečnika 3,5 metara na opservatoriji Kitt Peak u Arizoni. Spektrografom su merili sićušna pomeranja u kretanju matične zvezde koja nastaju zbog gravitacionog uticaja planete.
Kombinovanjem ovih podataka dobili su masu, veličinu i gustinu GJ 523b – i upravo su ti podaci otvorili mnogo veće pitanje.
Zašto nema debeli omotač od gasa?
Prema standardnom modelu formiranja planeta, svetovi najpre grade čvrsta jezgra od stena i metala. Ako jezgro postane dovoljno masivno, njegova gravitacija počinje efikasno da privlači vodonik i helijum iz protoplanetarnog diska oko mlade zvezde.
U našem Sunčevom sistemu, Jupiter i Saturn verovatno su upravo na taj način počeli da stvaraju svoje ogromne gasovite omotače. Smatra se da se kritična faza ubrzanog nakupljanja gasa javlja kada jezgro dostigne približno 20 Zemljinih masa.
A GJ 523b već ima više od toga.
„Pitanje je: zašto ova planeta nije uradila isto, ako ima 20 puta veću masu od Zemlje?“ pita se Kroft.
Umesto da postane gasoviti svet nalik Neptunu ili još većoj planeti, GJ 523b je ostala izuzetno gusta i verovatno ima relativno mali udeo atmosfere.
Možda je nekada imala atmosferu
Jedno moguće objašnjenje jeste da je planeta zaista formirala debeli gasoviti omotač, ali da ga je kasnije izgubila.
Druga, još dramatičnija mogućnost jeste da je GJ 523b nastala u ogromnom sudaru dve planete. Takav događaj mogao bi da spoji njihova stenovita jezgra, dok bi veliki deo njihovih atmosfera bio izbačen u svemir.
U tom scenariju današnja GJ 523b bila bi svojevrsni kosmički ostatak katastrofalnog sudara.
„Mega-Zemlje“ možda kriju važnu priču
Astronomi termin „mega-Zemlja“ koriste već više od deset godina za opis ovakvih izuzetno masivnih stenovitih svetova, ali on nije zvanična kategorija egzoplaneta.
Problem je u tome što ih je do sada pronađeno premalo da bi astronomi mogli da utvrde da li predstavljaju retke izuzetke ili deo šire populacije planeta.
„Teško je donositi zaključke o formiranju planeta na osnovu uzorka od jednog objekta“, kaže Kroft. „Nećemo doći do 10.000 ovakvih planeta, ali ako ih pronađemo 20 ili 30, možda će se pojaviti neki obrasci.“
Upravo zato bi GJ 523b mogla biti važnija nego što na prvi pogled izgleda. Nije zanimljiva samo zbog svoje mase i gustine, već zato što astronomima pokazuje da formiranje velikih planeta možda nije toliko jednostavno koliko sugerišu postojeći modeli.
Ako budu pronađeni novi svetovi sličnih osobina, astronomi bi mogli da otkriju da između malih stenovitih planeta i gasovitih divova postoji mnogo složeniji put evolucije nego što smo do sada mislili.
Istraživanje je trenutno dostupno kao preprint na serveru arXiv i još nije prošlo recenziju za objavljivanje u časopisu The Astronomical Journal.
