Vekovima niko nije znao da li smo sami u univerzumu — ili postoje druge planete poput naše.
Ali zahvaljujući novim teleskopima i metodama u proteklim decenijama, sada znamo da postoje hiljade i hiljade planeta koje kruže oko dalekih zvezda, i dolaze u svim vrstama oblika i veličina – velikih i malih, kamenitih i gasovitih, oblačnih ili ledenih ili mokro.
Studija naučnika sa Univerziteta u Čikagu, Univerziteta u Mičigenu i Univerziteta Merilend predlaže još jednu za listu: planete sa atmosferom helijuma. Štaviše, ovo otkriće može sugerisati novi korak u našem razumevanju evolucije planete.
Njihove simulacije su otkrile da je verovatno da će se helijum tokom vremena nakupljati u atmosferama određenih tipova egzoplaneta. Ako se potvrdi, ovo bi objasnilo decenijama dugu zagonetku o veličinama ovih egzoplaneta.
„Postoji toliko čudnih i divnih vrsta egzoplaneta, a ovo otkriće ne samo da dodaje novu vrstu, već može imati i implikacije za razumevanje evolucije i formiranja planeta uopšte“, rekla je astrofizičarka sa Univerziteta u Čikagu Lesli Rogers, ko- autor novog rada objavljenog u Nature Astronomi.
Misterija doline radijusa
Trebalo nam je toliko vremena da pronađemo daleke planete jer su čak i najveće daleko zasjenjene zvezdama oko kojih kruže. Tako su naučnici smislili genijalan način da ih uoče: tražeći pad u svetlosti zvezde dok planeta prolazi ispred nje. Ovo vam govori koliko je planeta velika.
Sada znamo da su planete neverovatno česte. U stvari, prema onome što do sada možemo da kažemo, najmanje polovina svih zvezda poput našeg Sunca ima najmanje jednu planetu između veličine Zemlje i Neptuna koja kruži veoma blizu zvezde. Pretpostavlja se da ove planete imaju atmosferu sa puno vodonika i helijuma, sakupljenih kada su se planete prvi put formirale od gasa i prašine oko zvezde.
Ali dok su naučnici posmatrali brojeve ovih vrsta planeta, primetili su nešto zanimljivo – planete su bile podeljene u dve populacije. Jedna grupa je bila otprilike veličine jedne i po Zemlje, a jedna grupa je bila dvostruko veća od Zemlje ili veća, ali skoro da nije bilo nijedne između.
Ovaj jaz između dve populacije planeta poznat je kao „dolina radijusa“, i to je pitanje o kome se žestoko raspravlja na terenu. Naučnici misle da će nam odgovor pomoći da razumemo kako se ove i druge planete formiraju i razvijaju tokom vremena.
Neki su predložili da objašnjenje za ovaj jaz možda ima veze sa atmosferom planeta. Teško je biti planeta blizu svoje zvezde; stalno ste bombardovani rendgenskim zracima i UV svetlošću, što bi moglo da vam skine atmosferu.
„Na primer, možda je manji skup planeta potpuno izgubio svoju atmosferu i postoji samo kao stenovita jezgra“, rekao je prvi autor studije Isak Malski, dr. student na Univerzitetu u Mičigenu koji je prvi počeo da istražuje ovo pitanje sa Rodžersom za svoju dodiplomsku tezu na Univerzitetu u Čikagu.
Tim koji uključuje Rodžersa i Malskog odlučio je da pažljivije pogleda ovaj fenomen, poznat kao bekstvo iz atmosfere.
Oni su kreirali modele zasnovane na podacima koje imamo o planetama i pravilima fizike, kako bi potpunije razumeli kako će toplota i zračenje uticati na atmosferu planete. Zatim su kreirali 70.000 simuliranih planeta – varirajući veličinu planeta, tip zvezde oko koje kruže i temperaturu atmosfere – i modelirali šta će im se dogoditi tokom vremena.
Tim je otkrio da posle nekoliko milijardi godina vodonik u planetarnoj atmosferi verovatno izlazi brže od helijuma. „Vodonik ima nižu atomsku masu, pa ga je lakše ukloniti“, objasnio je Malski.
Vremenom, ovo rezultira nagomilavanjem helijuma – simulacije sugerišu da helijum može činiti 40% ili više mase atmosfere.
Potvrde teleskopa
Tim je predložio način da potvrde svoje rezultate posmatrajući. Nedavno lansirani svemirski teleskop Džejms Veb i drugi moćni teleskopi mogu da pročitaju elemente atmosfere i njihove količine. Teleskopi bi mogli da provere da li postoji neobično velika količina helijuma u atmosferama nekih od ovih planeta.
Ako je teorija tačna, ove planete sa atmosferama bogatim helijumom treba da budu posebno česte na donjem kraju grupe većeg radijusa, jer se helijum nagomilava kako planeta počinje da se smanjuje tokom vremena kako se njena atmosfera postepeno uklanja.
Dve različite grupe veličine planete su stvorene zato što čak i mala količina helijuma i vodonika stvara veoma napuhanu atmosferu koja može značajno da naduva radijus planete, objasnio je Malski. Ako im je uopšte ostala atmosfera, biće u grupi većeg radijusa; ako ga nema, biće u grupi manjeg radijusa.
Smatra se da nijedna od ovih planeta nije dobar kandidat za utočište života – one su vruće, bombardovane radijacijom, a atmosfera je verovatno pod veoma visokim pritiskom.
Ali naučnici su objasnili da poboljšanje našeg razumevanja procesa koji pokreću formiranje planeta može da nam pomogne da bolje predvidimo koje su druge planete tamo i kako izgledaju, kao i da usmerimo potragu za više gostoljubivim planetama.
„Bolje razumevanje ove populacije moglo bi nam reći mnogo o poreklu i evoluciji planeta veličine pod Neptun, koje su očigledno uobičajeni ishod procesa formiranja planeta“, rekao je Rodžers.
