GJ 523b na prvi pogled ni velikan. Njegov polmer je približno 2,5-krat večji od Zemljinega, toda masa je kar 23,5-krat večja. Prav ta nenavadna kombinacija je pritegnila pozornost astronomov: pred njimi je izjemno gost in presenetljivo mlad eksoplanet, katerega nastanek še ni povsem pojasnjen.
Umetniška upodobitev eksoplaneta GJ 523b, enega najbolj nenavadno gostih svetov svoje velikosti. (foto: Dnevne Novice / AI ilustracija)
GJ 523b astronomom zastavlja vprašanje, ki ga je mogoče povzeti precej preprosto: za svojo velikost je nenavadno masiven. Meritve kažejo, da njegova povprečna gostota znaša približno 7,8 grama na kubični centimeter, medtem ko je Zemljina približno 5,5.
Po poročanju Phys.org je prav ta kombinacija lastnosti pritegnila pozornost raziskovalcev. Pri svetu takšne velikosti bi pričakovali večji delež plinov, GJ 523b pa kaže drugačno sliko – izjemno gost planet z bistveno manjšim plinastim ovojem, kot bi ga glede na njegovo maso lahko pričakovali.
GJ 523b je 23-krat težji od Zemlje, vendar ni plinski velikan
Pri eksoplanetih velikost sama po sebi še ne razkrije njihove sestave. Svet z nekajkrat večjim polmerom od Zemlje ima lahko debelo plinasto ovojnico in je zato bolj podoben Neptunu kot skalnatemu planetu.
Raziskovalna skupina pod vodstvom Maxwella Krofta je maso GJ 523b določila z meritvami radialne hitrosti z instrumentom NEID na teleskopu WIYN. Planet so pred tem zaznali kot tranzitnega kandidata v podatkih Nasinega vesoljskega teleskopa TESS.
Meritve kažejo maso 23,5 ± 3,3 Zemljine mase in polmer 2,55 ± 0,15 Zemljinega polmera. Tako velika masa ob razmeroma majhnem polmeru pomeni visoko gostoto, zato GJ 523b ni preprosto nekoliko manjša različica Neptuna z debelim plinastim ovojem.
Njegove meritve kažejo na precej večji delež gostega materiala, kot bi ga pričakovali pri običajnem planetu podobne velikosti. Kako je GJ 523b dobil takšno sestavo, pa ostaja odprto vprašanje.
Kaj je mega-Zemlja?
Mega-Zemlja je predlagano poimenovanje za izjemno masiven in gost planet, ki je večji od Zemlje, vendar po svojih lastnostih ne ustreza običajnim pričakovanjem za svetove te velikosti.
Raziskovalci predlagajo, da bi GJ 523b skupaj z nekaterimi podobno velikimi in gostimi svetovi uvrstili v posebno opazovalno kategorijo »mega-Zemelj«.
V to skupino bi sodili planeti z najmanj 2,1-kratnim polmerom Zemlje in gostoto najmanj 5,5 grama na kubični centimeter. GJ 523b oba kriterija presega.
Po podatkih The Extrasolar Planets Encyclopaedia svojo matično zvezdo obkroži v približno 17,75 dneva in kroži na razdalji približno 0,123 astronomske enote. Svoji zvezdi je torej bistveno bližje, kot je Zemlja Soncu.
Izraz »mega-Zemlja« lahko hitro zavede. Ne pomeni, da so astronomi odkrili nekakšno povečano Zemljo z oceani, celinami ali razmerami, primernimi za življenje. Gre predvsem za opis fizikalnih lastnosti nenavadno velikih in gostih planetov.
GJ 523b je zanimiv zato, ker leži na območju, kjer preprosta delitev na skalnate svetove, kot je Zemlja, in planete z obsežnejšimi plinastimi ovoji postane precej manj uporabna.
GJ 523b je v kozmičnem merilu zelo mlad
Nenavadna sestava ni edina lastnost, zaradi katere astronomi temu planetu namenjajo pozornost.
Raziskovalci ocenjujejo, da je sistem star približno 169 milijonov let, čeprav ima ta ocena precejšen razpon negotovosti. Naše Osončje je za primerjavo staro približno 4,6 milijarde let.
GJ 523b je torej v kozmičnem merilu zelo mlad. To njegovo sestavo naredi še zanimivejšo, saj bi tako masiven planet po nekaterih pričakovanjih lahko zadržal precejšen plinasti ovoj, meritve pa kažejo na zelo gost svet z bistveno manj plina.
Nenavadna je tudi njegova orbita. Ravnina, po kateri planet kroži okoli zvezde, je močno neusklajena z ekvatorjem njegove matične zvezde.
Tako močno nagnjena orbita je lahko sled burne preteklosti sistema – denimo gravitacijskih motenj ali drugih dogodkov, ki so planet nekoč potisnili iz prvotne orbitalne ravnine.
Je odgovor skrit v burni preteklosti planeta?
Ena od možnosti, o katerih razpravljajo raziskovalci, je burna preteklost mladega planetarnega sistema.
Velikanski trki ali drugi nasilni dogodki bi lahko pomagali pojasniti nenavadno sestavo GJ 523b, pomanjkanje debelega plinastega ovoja in njegovo močno nagnjeno orbito. Takšen scenarij je zanimiv, vendar ga trenutne meritve še ne potrjujejo.
Astronomi zato še ne vedo, kako je GJ 523b postal takšen, kot ga vidimo danes. Njegova velika masa, visoka gostota, mladost in nenavadna orbita skupaj predstavljajo izziv za običajne scenarije nastanka planetov.
Meritve odpirajo več možnih razlag, podatkov pa za zdaj še ni dovolj, da bi raziskovalci lahko izbrali dokončno.
Raziskovanje vesolja se medtem nadaljuje tudi precej bližje našemu planetu. Pred dnevi je Sophie Adenot kot prva Francozinja stopila v odprto vesolje, kjer je skupaj z Nasinim astronavtom Anilom Menonom opravljala tehnična dela na Mednarodni vesoljski postaji.
Gre za povsem drugačno vejo raziskovanja, vendar lepo kaže širino sodobne vesoljske znanosti – od človeka v orbiti do merjenja lastnosti planetov okoli drugih zvezd.
Zakaj je GJ 523b pomemben za astronome?
V zadnjih desetletjih smo odkrili na tisoče eksoplanetov in ob tem ugotovili nekaj pomembnega: našega Osončja ne moremo uporabljati kot univerzalnega načrta, po katerem bi morali biti sestavljeni vsi planetarni sistemi.
Poznamo vroče Jupitre, ki svoje zvezde obkrožijo v le nekaj dneh, super-Zemlje in mini-Neptune, za katere v našem Osončju nimamo neposrednih primerkov, ter izjemno goste svetove, kakršen je GJ 523b.
Če bodo astronomi našli več podobnih svetov ter natančneje določili njihove atmosfere, orbite, starost in sestavo, bodo lahko ugotovili, ali je GJ 523b redka planetarna posebnost ali predstavnik skupine, ki smo jo šele začeli prepoznavati.
Odgovor bi lahko izboljšal tudi naše razumevanje tega, kako nastajajo veliki in gosti planeti ter zakaj se nekateri planetarni sistemi razvijejo povsem drugače od našega.
Za zdaj GJ 523b ostaja uganka. Če bodo astronomi našli več podobnih svetov, bomo morda izvedeli, ali gledamo redko planetarno izjemo – ali del vesolja, ki smo ga doslej preprosto spregledali.