Ne možemo razumeti prirodu bez razumevanja njenog opsega. To je očigledno u nauci o egzoplanetama iu našim teorijama o formiranju planeta. Neobične prirode i čudne stvari vrše pritisak na naše modele i motivišu naučnike da kopaju dublje.
Gliese 367 b (ili Tahai) je svakako čudak. To je planeta ultra kratkog perioda (USP) koja kruži oko svoje zvezde za samo 7,7 sati.
Postoji skoro 200 drugih USP planeta u našem 5000+ katalogu egzoplaneta, tako da Gliese 367 b nije jedinstven u tom pogledu. Ali to je izvanredno na drugi način: to je takođe ultra gusta planeta – skoro dvostruko gušća od Zemlje.
To znači da mora biti skoro čisto gvožđe.
„Možete da uporedite GJ 367 b sa planetom nalik Zemlji kojoj je skinut kameni omotač.
Elisa Goffo, glavni autor, Univerzitet u Torinu.
Astronomi su pronašli Taheja u podacima TESS-a (Tranzitni satelit za istraživanje egzoplaneta) iz 2021. Ali novo istraživanje u The Astrophisical Journal Letters precizira masu i radijus čudne planete sa poboljšanim merenjima. Takođe je pronašao dva brata i sestre za planetu.
Istraživanje je „Kompanija za podzemlju ultra-visoke gustine, ultra-kratkog perioda GJ 367 b: Otkriće dve dodatne planete male mase za 11,5 i 34 dana.“ Glavni autor je Elisa Gofo, dr. student na Odseku za fiziku Univerziteta u Torinu.
TESS je pronašao Gliese 367 b 2021. godine kada je otkrio izuzetno slab tranzitni signal od zvezde crvenog patuljka po imenu Gliese 367. Signal je bio na granicama mogućnosti TESS detekcije, tako da su astronomi znali da je mali, poput Zemlje.
Kao deo napora za 2021. godinu, istraživači su koristili spektrograf visoke preciznosti radijalne brzine (HARPS) u Evropskoj južnoj opservatoriji da bi odredili masu i gustinu G 367 b.
Utvrdili su da je poluprečnik planete 72 odsto Zemljinog, a masa 55 odsto Zemljine. To znači da je verovatno bila gvozdena planeta, zaostalo jezgro nekada mnogo veće planete.
Brzo napred do sada i novog istraživanja Goffo i njenih kolega.
Takođe su koristili HARPS za merenje male planete. Ovaj put su koristili 371 HARPS posmatranje G 367 b. Ovi rezultati pokazuju da je planeta još gušća nego što je otkrila studija iz 2021. Umesto 55 odsto Zemljine mase, ovo novo istraživanje otkriva da planeta čini 63 odsto Zemljine mase. Njegov radijus se takođe smanjio sa 72 odsto Zemljinog na 70 odsto Zemljinog.
Ono na šta se to svodi je da je G 367 b duplo gušći od Zemlje.
Kako je planeta došla na ovaj način? Malo je verovatno da se formirao ovako kako je sada. Umesto toga, verovatno je to jezgro planete kojoj je skinut stenoviti omotač.
„Mogli biste uporediti GJ 367 b sa planetom sličnom Zemlji sa otkinutim stenovitim omotačem“, rekao je glavni autor Goffo.
„Ovo bi moglo imati važne implikacije za formiranje GJ 367 b. Verujemo da se planeta mogla formirati poput Zemlje, sa gustim jezgrom napravljenim uglavnom od gvožđa, okruženom plaštom bogatim silikatima.“
Mora da se dogodilo nešto neverovatno da bi mala planeta izgubila svoj plašt. „Katastrofalni događaj mogao je da skine njen stenoviti omotač, ostavljajući gusto jezgro planete golim“, objasnio je Gofo. Sudari između njega i drugih protoplaneta koje se još uvek formiraju u ranoj fazi njegovog života mogli su da uklone spoljašnji sloj planete.
Druga mogućnost, prema Goffu, je da je mali USP rođen u neobično bogatom gvožđem regionu protoplanetarnog diska. Ali to izgleda malo verovatno.
Postoji i treća mogućnost, a o njoj se prvi put razmišljalo kada su astronomi otkrili G 367 b 2021. To bi mogao biti ostatak nekada ogromnog gasnog giganta poput Neptuna.
Da bi to bio slučaj, planeta bi se formirala dalje od zvezde i zatim migrirala unutra. Sada je toliko blizu svoje zvezde da bi intenzivno zračenje crvenog patuljka prokuhalo atmosferu.
G 367 b je u veoma maloj klasi egzoplaneta zvanih super-Merkur. Njihov sastav je isti kao i Merkur, ali su veći i gušći. (Iako su retki, postoji jedan sistem sa dva od njih.)
Merkur je možda doživeo istu sudbinu koju je doživeo G 367 b. Možda je u jednom trenutku imao više plašta i kore, ali su ga udari uklonili.
Ali čak i među super-Merkurima, ističe se G 367 b. To je najgušći USP za koji znamo.
„Zahvaljujući našim preciznim procenama mase i radijusa, istražili smo potencijalni unutrašnji sastav i strukturu GJ 367 b i otkrili da se očekuje da ima gvozdeno jezgro sa masenim udelom od 0,91“, navodi se u novom radu.
Pa šta se desilo u ovom sistemu? Kako se G 367 b našao u ovakvom stanju, a tako blizu svojoj zvezdi?
Istraživači su takođe pronašli još dve planete u ovom sistemu: G 367 c i d. Astronomi misle da se USP planete skoro uvek nalaze u sistemima sa više planeta, tako da ovo novo istraživanje to pojačava. TESS nije mogao da otkrije ove planete jer ne prolaze kroz svoju zvezdu. Tim ih je pronašao u svojim HARPS zapažanjima, a njihovo prisustvo ograničava moguće scenarije formiranja.
„Zahvaljujući našim intenzivnim posmatranjima sa HARPS spektrografom otkrili smo prisustvo dve dodatne planete male mase sa orbitalnim periodima od 11,5 i 34 dana, što smanjuje broj mogućih scenarija koji su mogli da dovedu do formiranja tako guste planete, “, rekao je koautor Davide Gandolfi, profesor na Univerzitetu u Torinu.
Planete pratioci takođe kruže blizu zvezde, ali imaju manje mase. Ovo stavlja pritisak na ideju da se bilo koji od njih formirao u okruženju bogatom gvožđem, ali ga ne eliminiše.
„Iako se GJ 367 b mogao formirati u okruženju bogatom gvožđem, ne isključujemo scenario formiranja koji uključuje nasilne događaje poput sudara džinovskih planeta“, rekao je Gandolfi u saopštenju za javnost.
U zaključku njihovog rada, tim kopa malo dublje u moguće scenarije formiranja.
U scenariju formiranja, protoplanetarni disk oko Glizea 367 mora da je imao region koji je bio obogaćen gvožđem. Ali astronomi ne znaju da li taj tip regiona bogatog gvožđem uopšte postoji.
„Mogući putevi mogu uključivati formiranje materijala koji je znatno bogatiji gvožđem nego što se misli da je normalno prisutan u protoplanetarnim diskovima. Iako nije jasno da li su diskovi sa tako velikim relativnim sadržajem gvožđa posebno blizu unutrašnje ivice (gde je većina materijala može se dobiti od) postoje“, pišu oni.
U stvari, odvojena studija iz 2020. kaže da njihov rad na formiranju planeta „ne uspeva da reprodukuje ekstremna obogaćenja Fe koja su potrebna da bi se objasnilo formiranje Merkura“. Ako modeli diskova ne mogu da objasne kako je nastala Merkur bogata gvožđem, oni ne mogu da objasne kako je nastao G 367 b.
Umesto toga, verovatnije je da je planeta bila drugačija kada se formirala i da je vremenom poprimila svoj sadašnji oblik.
Koliziono uklanjanje je kada se spoljašnji materijal planete ukloni jednim ili više sudara. Pošto je spoljašnji materijal manje gust od unutrašnjeg materijala na različitim planetama, ponovljeni sudari bi povećali nasipnu gustinu G 367 b uklanjanjem lakšeg materijala.
Ali postoji barem jedan problem u vezi s tim: „Naše merenje zapreminske gustine GJ 367 b sugeriše da koliziono uklanjanje mora biti izuzetno efikasno u uklanjanju materijala koji nije gvožđe sa planete ako je to jedini proces na delu“, autori pisati. Izuzetno efikasan, ali ne i nemoguć.
Dakle, postoje tri mogućnosti: planeta nastala u okruženju bogatom gvožđem, planeta je nekada bila veća i izgubila svoje spoljašnje slojeve zbog sudara, ili je planeta preostalo jezgro nekada masivnog gasnog giganta koji je migrirao preblizu svoju zvezdu i skinut njen gasni omotač.
Možda se ne moramo zaustaviti na jednom.
„Naravno, svi gore pomenuti procesi mogli su da doprinesu stvaranju skoro čiste gvozdene kugle, poznate kao GJ 367 b“, pišu autori.
Sve što sada imamo su mogućnosti. Sistem je kao slagalica, a na astronomima je da ga reše. Njegove neobične osobine čine ga izvanrednim, a naučnici ga vole jer ih motiviše da kopaju dublje. Ako naše trenutne teorije ne mogu da objasne ove čudne stvari, onda je našim teorijama potrebno preciziranje.
„Ovaj jedinstveni multiplanetarni sistem koji ugošćuje ovu ultra-visoku gustinu, USP podzemlju je izvanredna meta za dalje istraživanje scenarija formiranja i migracije USP sistema“, zaključuju istraživači.
