Novootkrivena egzoplaneta ima toliko neobične karakteristike da astronomi misle da je sigurno doživjela džinovski sudar neko vrijeme u svojoj prošlosti.
TOI-1853b je egzoplaneta samo za mrvicu manja od Neptuna, ali skoro dvostruko gušća od Zemlje, što sugeriše sastav visokog stena koji je teško objasniti kroz normalne kanale formiranja planeta i evolucije.
Umesto toga, tim – koji predvodi fizičar Luka Naponijelo sa Rimskog univerziteta Tor Vergata u Italiji i Univerziteta u Bristolu u Velikoj Britaniji – veruje da je nekada bio jezgro mnogo većeg, gasovitog sveta koji je izgubio atmosferu ekstremnim nasiljem.
„Ova planeta je veoma iznenađujuća! Obično očekujemo da planete koje se formiraju sa ovoliko stena postanu gasoviti divovi poput Jupitera koji imaju gustinu sličnu vodi“, objašnjava fizičar Jingjao Dou sa Univerziteta u Bristolu.
„TOI-1853b je veličine Neptuna, ali ima gustinu veću od čelika. Naš rad pokazuje da se to može desiti ako je planeta doživjela ekstremno energične sudare planete i planete tokom svog formiranja. Ovi sudari su odnijeli dio lakše atmosfere i vode koja je otišla planeta velike gustine obogaćena kamenjem.“
TOI-1853b je retkost među egzoplanetama. Čvrsto se nalazi u jazu poznatom kao Neptunska pustinja – svet veličine Neptuna, na bliskoj orbiti sa svojom zvezdom.
Pronađena je samo šačica svetova koji odgovaraju ovom opisu, od preko 5.500 potvrđenih egzoplaneta do danas. Otkrivanje zašto ima tako malo egzoplaneta u Neptunskoj pustinji pomoglo bi nam da bolje razumemo formiranje i evoluciju planeta.
TOI-1853b je 3,46 puta veći od poluprečnika Zemlje; Neptun ima 3,88 Zemljinih radijusa. Ali sličnosti se tu uglavnom završavaju. Egzoplaneta kruži oko svoje zvezde domaćina, narandžastog patuljka veličine oko 80 procenata veličine Sunca, jednom u 1,24 dana. Iako njegov radijus ne proteže previše maštu, njegova masa je zaista zbunjujuća: 73,2 puta veća od mase Zemlje. Neptun ima samo 17,15 Zemljinih masa.
Pri toj veličini i masi, izračunava tim, TOI-1853b ima gustinu od 9,7 grama po kubnom centimetru. To je divlje. Neptun ima prosečnu gustinu od 1,64 grama po kubnom centimetru. Zemljin prosek je 5,15 grama. Gvožđe ima gustinu od 7,87 grama po kubnom centimetru, a gustina čelika je otprilike ista.
Gustina Neptuna je tako mala jer ima gustu, proširenu atmosferu. Ono što nam gustina TOI-1853b govori jeste da njegov sastav mora da sadrži mnogo gušćih materijala, a ne mnogo atmosfere. (Takođe, gustina Zemljinog jezgra je do 13 grama; materijal unutar masivnog tela biva komprimovan od celokupne mase na vrhu, tako da se njegova gustina povećava.)
Naponijelo i njegov tim sproveli su simulacije kako bi utvrdili kako bi planeta u galaksiji mogla da bude ovakva. Otkrili su da je najverovatnije objašnjenje udar velike brzine između dve masivne egzoplanete koje se još uvek formiraju, koji ih je zgnječio i izbacio atmosferu.
„Naš doprinos studiji bio je da modelujemo ekstremne džinovske udare koji bi potencijalno mogli da uklone lakšu atmosferu i vodu/led sa prvobitne veće planete kako bi se proizvela ekstremna izmerena gustina“, kaže fizičar Fil Karter sa Univerziteta u Bristolu.
„Otkrili smo da bi početno planetarno telo verovatno trebalo da bude bogato vodom i da pretrpi ekstremni džinovski udar brzinom većom od 75 kilometara u sekundi da bi proizvelo TOI-1853b kako se primećuje.
Tim planira da sprovede naknadna posmatranja kako bi potražio tragove atmosfere oko TOI-1853b i da analizira njen sastav, kako bi utvrdio da li je verovatan scenario njihovog sudara.
Zanimljivo je da je drugu, sličnu egzoplanetu upravo pronašla druga grupa naučnika. TOI-332b ima 3,2 Zemljina radijusa, 57,2 Zemljine mase, na 18,72-časovnoj orbiti oko narandžastog patuljka i ima gustinu od 9,6 grama po kubnom centimetru. Možda bi dva odvojena tima mogla da udruže svoje napore.
„Nismo ranije istraživali tako ekstremne džinovske udare jer oni nisu nešto što smo očekivali“, kaže fizičarka Zoe Lajnhard sa Univerziteta u Bristolu.
„Postoji mnogo posla koji treba da se uradi da se poboljšaju modeli materijala koji su u osnovi naših simulacija i da se proširi opseg modeliranih ekstremnih džinovskih uticaja.“
