Około 730 lat świetlnych od Ziemi (czyli stosunkowo niedaleko w skali naszej galaktyki), dziwaczna planeta krąży wokół gwiazdy podobnej do Słońca. Duża, gęsta i ciasno przylegająca do swojej macierzystej gwiazdy, planeta ta jest niepodobna do niczego, z czym spotkali się astronomowie – ani w naszym układzie słonecznym, ani znacznie dalej.
TOI-849, bo tak ją nazwano, jest najbardziej masywną i skalistą planetą, jaką kiedykolwiek zaobserwowano, a jej masa stanowi 40-krotność masy Ziemi. Co ciekawe, ogromna objętość TOI-849b sugeruje, że powinien to być gazowy olbrzym jak Jowisz, ale nie ma na nim prawie żadnej atmosfery. Wyjaśnienie, w jaki sposób taki ten świat powstał, stanowi wyzwanie dla naukowców, którzy badają temat powstawania planet.
“Bardzo trudno jest uzyskać planetę tak masywną i gęstą jak TOI-849b bez przekształcenia jej w gazowego giganta” – mówi David Armstrong, były badacz planet na Uniwersytecie Warwick i główny autor badania opisującego nowe odkrycie – “Coś w tym standardowym procesie poszło nie tak.” Armstrong i jego współpracownicy uważają, że TOI-849b jest odsłoniętym, pozbawionym powietrza rdzeniem gigantycznej planety, która może być większa od Jowisza.
W ciągu ostatniej dekady łowcy planet zauważyli tysiące odległych światów wśród pól gwiezdnych naszej galaktyki. Większość z nich nie przypomina Ziemi i należy do takich kategorii jak “gorące Jupitery”, czyli duże, gazowe planety na ciasnych orbitach, lub “superziemie”, czyli skaliste planety większe od naszej, ale mniejsze od Neptuna. TOI-849b nie łapie się jednak do żadnej z tych klasyfikacji.
Nowa planeta została dostrzeżona przez teleskop kosmiczny NASA TESS – (Transiting Exoplanet Survey Satellite), który skupia się 200 000 najbliższych i najjaśniejszych gwiazdach. Planeta zdradziła swoją obecność, zasłaniając światła niektórych z nich. Dzięki temu badaczom udało się ustalić, że TOI-849b krąży wokół swojej gwiazdy co 18 godzin, co oznacza, że temperatura powierzchni planety jest zawrotna i wynosi ponad 1500°C.
Obserwacje TESS wykazały również, że planeta jest około 3,4 razy szersza od Ziemi i 85 procent szersza od Neptuna, co czyni ją masywem o niezwykłej wielkości, biorąc pod uwagę jej położenie blisko gwiazdy.
Dalsze obserwacje chybotania grawitacyjnego gwiazdy-gospodarza nowej planety dokonane w Obserwatorium La Silla w Chile ustaliły, że podczas gdy TOI-849b jest mniej więcej tak szeroka, jak Neptun, jest co najmniej dwa razy masywniejsza. Cała ta masa oznacza, że TOI-849b jest niezwykle gęstą planetą z minimalną atmosferą.
To relikt z odległej przeszłości?
Dziwne właściwości planety sugerują, że tajemniczy świat jest prawdopodobnie rdzeniem gazowego giganta – czegoś, co powinno być masywniejsze od Jowisza. Prawdopodobnie gazowe giganty w naszym układzie słonecznym mają gęste rdzenie ze skał i nieznanych nam materiałów, chociaż żaden z tych rdzeni nie przypomina TOI-849b – nowa planeta jest o wiele bardziej masywna niż chociażby rdzeń Jowisza.
Obecna teorie tworzenia planet opisuje je jako światy wyrastające z małych nasion skał i lodu, osadzonych w wirujących dyskach gazu i pyłu, które otaczają nowo narodzone gwiazdy. Niektóre planety, jak Ziemia, pozostają małe, podczas gdy inne gromadzą gazy – jak Jowisz i Saturn.
Kiedy planeta wyrośnie na około 10 mas Ziemi, rozpoczyna się proces zwany ucieczką gazu, a grawitacja szybko wciąga otaczający ją wodór i hel. Zgodnie z aktualnymi założeniami rdzeń o 40 masach ziemi powinien gromadzić zdumiewającą ilość gazu, ale nie tak wygląda to w przypadku TOI-849b.
“Możemy już powiedzieć, że planety takie jak TOI-849b są rzadkie, ale mimo to istnieją, a teraz musimy się dowiedzieć jak i dlaczego” – mówi Ravit Helled, współpracowniczka NASA z Uniwersytetu w Zurychu.
Jedną z branych pod uwagę opcji jest to, że TOI-849b wypełniła lukę w gazie wokół swojej gwiazdy i się tam zatrzymała. Inną możliwością jest to, że TOI-849b jest łupiną ogromnej niegdyś planety, która w jakiś sposób utraciła swoją atmosferę, być może z powodu jej bliskości do gwiazdy, ale nawet jeśli tak było, naukowcy nie wiedzą, jak planeta mogła zrzucić kilkaset mas Ziemi w ciągu kilku miliardów lat.
Trzeci scenariusz zakłada, że we wczesnych latach istnienia planety to kataklizmy, takie jak zderzenia z innymi rdzeniami planet o podobnej wielkości, pozbawiły ją atmosfery.
“Myślę, że kluczową wskazówką jest to, że TOI-849b leży na neptunowskiej pustyni, co wskazuje na rzadką niezwykłą historię” – mówi Dave Armstrong.