Nově objevená exoplaneta je tak lehká, že vědci nevědí, z čeho je složena

Astronomové objevili dvě fascinující exoplanety obíhající kolem hvězdy TOI-1453. Jedna z nich je superzemě, druhá je ultralehký subneptun, pravděpodobně zahalený v husté atmosféře. Soustava je vzdálená 250 světelných let od Sluneční soustavy.

Tyto planety nabízejí pohled na typy planet, které ve Sluneční soustavě chybějí, ale v Galaxii jsou běžné. Pomocí sondy NASA s názvem TESS a spektrografu HARPS-N umístěného na dalekohledu na Kanárských ostrovech, vědci určili jejich dráhy, hmotnosti a hustoty a odhalili zajímavé detaily o jejich složení. Nízká hmotnost planety TOI-1453 c naznačuje, že má hustou atmosféru nebo že v jejím nitru převládá voda, což z ní činí zajímavého kandidáta pro budoucí studium atmosféry.

Objevení dvou záhadných světů
Nově objevené planety, super-země a sub-neptun, patří k nejběžnějším typům planet vyskytujících se v naší Galaxii, avšak ve Sluneční soustavě je nenajdeme. Objev, který byl nedávno publikován v časopise Astronomy & Astrophysics, otevírá nové možnosti studia planetárních atmosfér a pochopení toho, jak tyto světy vznikají a vyvíjejí se.

TOI-1453 je součástí dvojhvězdného systému v souhvězdí Draka a je o něco menší a chladnější než Slunce. Dvě nově identifikované planety obíhající kolem této hvězdy nabízejí zajímavý pohled na planetární rozmanitost. Zatímco v populaci exoplanet převažují super-země a sub-neptuny, jejich složení a atmosférické vlastnosti zůstávají záhadou. Toto zjištění poskytuje cenné poznatky o vzniku a vývoji planetárních systémů mimo náš vlastní.

Nejmodernější metody detekce
Pomocí dat z družice TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) a spektrografu HARPS-N s vysokým rozlišením vědci potvrdili existenci planet TOI-1453 b a TOI-1453 c.

„Obě planety představují zajímavý kontrast ve svých vlastnostech,“ vysvětluje Manu Stalport, astrofyzik z University of Liège. „TOI-1453 b je superzemě, o něco větší než naše planeta a pravděpodobně kamenná. Svou oběžnou dráhu dokončí za pouhých 4,3 dne, což z ní činí planetu velmi blízko své hvězdy. Naproti tomu TOI-1453 c je subneptun, asi 2,2krát větší než Země, ale s mimořádně nízkou hmotností pouhých 2,9 hmotností Země. To z něj činí jeden z nejméně hustých subneptunů, které kdy byly objeveny, což vyvolává otázky ohledně jeho složení.“

Exoplanety, jejichž hmotnost a poloměr byly změřeny, jsou v připojeném grafu vyznačeny šedě. TOI-1453 b (oranžová) a TOI-1453 c (zelená) jsou zvýrazněny. Čím je planeta méně hustá, tím výše se na levé straně grafu nachází. TOI-1453 c vyniká jako jedna z nejméně hustých exoplanet mezi těmi s hmotnostmi mezi 2 a 4 hmotnostmi Země. V tomto rozmezí hmotností jsou planety obecně menší, zatímco sub-neptuny jsou vzácné. Zobrazené křivky představují teoretické modely složení: plné čáry označují modely bez atmosféry, zatímco tečkované čáry odpovídají kamenným planetám podobným Zemi, obklopeným atmosférou z vodíku a helia s různými hmotnostními podíly. TOI-1453 c leží v oblasti diagramu hmotnosti a poloměru kompatibilní buď s hustou atmosférou, nebo s tenkou plynnou obálkou pokrývající planetu s vysokým obsahem vody.

Tranzity a radiální rychlosti
Detekce exoplanet zůstává složitým úkolem. Tým se při potvrzování svých objevů spoléhal na dvě klíčové metody. Tranzitní metoda (data z družice TESS) měří velikost a oběžnou dobu při přechodu planety před její hostitelskou hvězdou, což způsobuje mírný pokles její jasnosti. Druhou použitou metodou je měření radiální rychlosti (data HARPS-N), které spočívá v pozorování změn rychlosti hvězdy pod vlivem gravitace planety, která kolem ní obíhá. Studiem gravitačního působení planet na jejich hostitelskou hvězdu byli vědci schopni změřit jejich hmotnosti a hustoty.

Planeta jako žádná jiná
„Všechna tato pozorování odhalila, že TOI-1453 c je na svou velikost extrémně lehká, což naznačuje, že by mohla mít hustou atmosféru bohatou na vodík nebo složení s převahou vody. To z ní činí ideálního kandidáta pro budoucí studium atmosféry,“ nadšeně konstatuje Manu Stalport. „Pochopení jejího vzniku a vývoje by nám mohlo poskytnout vodítka o vývoji planetárních systémů, včetně toho našeho.“

Navíc obě planety obíhají v konfiguraci blízké rezonanci 3:2, což znamená, že na každé tři oběhy vnitřní planety připadají téměř přesně dva oběhy vnější planety. Takové rezonance jsou považovány za přirozený důsledek migrace oběžných drah a poskytují vodítko k tomu, jak se planety pohybují a usazují na svých konečných oběžných drahách.

Budoucí okno do cizích světů
Tento objev otevírá nové možnosti výzkumu. Pozorovací přístroje, jako je vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST), by mohly analyzovat atmosféru TOI-1453 c a určit její hlavní složení. Pokud má tato planeta podstatnou část atmosféry bohatou na vodík nebo nitro s převahou vody, mohlo by to nově definovat naše chápání subneptunů a jejich vzniku.

Zdroj: https://scitechdaily.com/this-newly-found-exoplanet-is-so-light-scientists-dont-know-what-its-made-of/

autor: František Martinek