Odkryto, że TOI-3261 b, planeta wielkości Neptuna, krąży niezwykle blisko swojej gwiazdy macierzystej.
Planeta ta jest zaledwie czwartym tego typu obiektem, jaki kiedykolwiek odkryto, a jej odkrycie może dostarczyć wskazówek na temat formowania się tego typu planet.
Międzynarodowy zespół naukowców wykorzystał teleskop kosmiczny Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) do odkrycia egzoplanety, a następnie przeprowadził dalsze obserwacje za pomocą teleskopów naziemnych w Australii, Chile i RPA. Pomiary umieściły nową planetę na gorącej Pustyni neptunowej – kategorii planet z tak małą liczbą członków, że ich niedobór przywołuje na myśl opuszczony krajobraz. Ta odmiana egzoplanet jest podobna do naszego Neptuna pod względem wielkości i składu, ale krąży bardzo blisko swojej gwiazdy. W tym przypadku rok na TOI-3261 b trwa zaledwie 21 godzin. Tak ciasna orbita zapewnia tej planecie miejsce w ekskluzywnej grupie, do której jak dotąd należą tylko trzy inne planety: gorące neptuny o skrajnie krótkim okresie obiegu, których masy zostały precyzyjnie zmierzone.
Planeta TOI-3261 b okazuje się być idealnym kandydatem do testowania nowych komputerowych modeli powstawania planet. Jednym z powodów, dla których gorące neptuny są tak rzadkie, jest to, że trudno jest utrzymać gęstą gazową atmosferę tak blisko gwiazdy. Gwiazdy są masywne, zatem wywierają dużą siłę grawitacyjną na otaczające je obiekty, co może zdzierać warstwy gazu otaczające pobliską planetę. Emitują one również ogromne ilości energii, które rozbijają warstwy gazu. Oba te czynniki oznaczają, że gorące neptuny, takie jak TOI-3261 b, mogły początkowo być znacznie większymi planetami wielkości Jowisza, a następnie utraciły znaczną część swojej masy.
Modelując różne punkty początkowe i scenariusze rozwoju, zespół naukowców ustalił, że układ gwiazda-planeta ma około 6,5 miliarda lat i że planeta była najpierw znacznie większym gazowym olbrzymem. Prawdopodobnie utraciła jednak masę na dwa sposoby: fotoodparowanie, gdy energia z gwiazdy powoduje rozproszenie cząsteczek gazu, oraz odpływu, gdy siła grawitacji gwiazdy usuwa warstwy gazu z planety. Planeta mogła również uformować się dalej od swojej gwiazdy, gdzie oba te efekty byłyby mniej intensywne, co pozwoliłoby jej zachować atmosferę.
Pozostała atmosfera planety, jedna z jej najbardziej interesujących cech, prawdopodobnie zachęci do dalszej analizy atmosferycznej, być może pomagając rozwikłać historię formowania się tego mieszkańca pustyni gorących neptunów. Planeta TOI-3261 b jest około dwustukrotnie gęstsza od Neptuna, co wskazuje, że lżejsze części jej atmosfery zostały z czasem usunięte, pozostawiając jedynie cięższe składniki. Pokazuje to, że planeta musiała początkowo zawierać wiele różnych pierwiastków w swojej atmosferze, ale na tym etapie trudno jest dokładnie określić, jakie. Tajemnica ta może zostać rozwiązana poprzez obserwację planety w świetle podczerwonym, być może przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba – jest to idealny sposób, aby zobaczyć identyfikujące odciski palców różnych cząsteczek w atmosferze planety. Pomoże to astronomom nie tylko zrozumieć przeszłość TOI-3261 b, ale także rozpocząć odkrywanie procesów fizycznych stojących za wszystkimi gorącymi, olbrzymimi planetami.
Pierwsze w historii odkrycie gorącego neptuna o skrajnie krótkim okresie, LTT-9779 b, miało miejsce w 2020 roku. Od tego czasu odkryte przez TESS TOI-849 b i TOI-332 b również dołączyły do elitarnego klubu gorących neptunów o skrajnie krótkim okresie obiegu (z precyzyjnie zmierzonymi masami). Zarówno LTT-9779 b, jak i TOI-849 b znajdują się w kolejce do obserwacji w podczerwieni za pomocą Webba, potencjalnie poszerzając nasze zrozumienie atmosfer tych planet w nadchodzących latach.
Zespół opublikował artykuł na temat odkrycia w The Astronomical Journal w sierpniu 2024 roku.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
NASA
