Ez a Neptunusz méretű bolygó sűrűbb, mint az acél. De hogyan létezhet egyáltalán?

Egy furcsa exobolygó állítja kihívás elé a bolygókutatókat. Ez egy forró Neptunusz, amely sűrűbb, mint az acél. A nagy kérdés az, hogy hogyan alakult ki egy ilyen bolygó?

A TOI-1538b nevű bolygó 1,24 naponként kerüli meg törpecsillagát. A bolygókutatók a “forró Neptunusz-sivatag” világaként tartják számon. Ez azt jelenti, hogy nincs annyi ilyen közeli forró Neptunusz, mint amennyit a tudósok várnak. Van még néhány hasonló, bár nem olyan sűrű.

A bolygó statisztikái földi szemmel szinte felfoghatatlanok. A tömege 75 Földével egyenértékű, sugara pedig bolygónkénak körülbelül 3,5-szerese. A ~9,7 gm/cm³ sűrűsége alapján a belseje a vártnál sokkal több kőzetet tartalmaz. Összehasonlításképpen, az acél sűrűsége akár 8,0 gm/cm³ is lehet. Ez teszi olyan rejtélyessé, mert úgy tűnik, hogy fejlődése nem illeszkedik a hagyományos bolygóképződési elméletekbe.

Erővel meg lehet magyarázni?

A Luca Naponiello által vezetett tudóscsoport azt gyanította, hogy a TOI-1538b-t többszörös bolygóütközések alakították ki. Ezek az ütközések eltűntették a könnyebb légköri gázokat és a vizet, sziklás magot hagyva maguk után. Ez nem meglepő következtetés, hiszen a bolygóképződés során sok kisebb ütközik össze, hogy nagyobbakat hozzon létre. Akkor miért nem nagyok ütköznek egymásnak?

Dr. Phil Carter, a Bristoli Egyetem Fizikai Karának vezető kutatója és a tanulmány társszerzője kifejtette a Universe Today-nek. “Erős bizonyítékunk van a Naprendszerünkben lévő bolygótestek közötti nagy energiájú ütközésekre, mint például a Föld holdjának létezésére, és bizonyítékunk van néhány exobolygóról. Tudjuk, hogy az exobolygórendszerek rendkívül változatosak. Sokuknak nincs hozzárendelhető példája a mi Naprendszerünkben, de tömegük és összetételük gyakran a kőzetbolygók és a Neptunusz/Uránusz között van.”

Exobolygók ütközése

Saját Naprendszerünk jó modellt nyújt az exobolygórendszerek kialakulásához. Mintegy 4,5 milliárd évvel ezelőtt a Nap egy gáz- és porfelhőben kezdett összeolvadni. Ez gazdag volt a bolygóképződéshez szükséges nehezebb elemekben. A keletkezett protoplanetáris korongban kisebb részecskék, planetezimálok – azaz olyan apróbb égitestek, amelyekből végül a bolygók lesznek – csapódtak össze, és egyre nagyobb égitesteket alkottak. Az eredmény négy kis sziklás égitest és négy gázban és jégben gazdag óriás lett. A Naprendszerben ezen kívül törpebolygók, üstökösök, aszteroidák és holdak is vannak.

E kisbolygók bombázása folytatódott, néhányat kráterekkel tarkítva (mint például a Merkúrt), és legalább egyet (Uránusz) az oldalára fordítva. A bolygókutatók ezt a keletkezéstörténetet vizsgálják, hogy megértsék, hogyan játszódtak le hasonló folyamatok más csillagok körül. Az olyan űrszondák, mint a Kepler és a TESS több mint 5000 bolygót fedeztek fel. A csillagászok gyanítják, hogy a galaxisban több millió bolygó található. Úgy tűnik, hogy a legtöbb rendszerben a miénkhez hasonló bolygók találhatók, bár sokszor eltérő mérettel és tömeggel.

Az ütközések fontos szerepet játszottak abban, hogyan alakult ki ez az exobolygó és más világok. “A mi hozzájárulásunk a TOI-1853b tanulmányozásához az volt, hogy modelleztük a hatalmas energiájú becsapódásokat, amelyek potenciálisan eltávolíthatták a könnyebb légkört, a vizet és jeget az eredeti bolygóról, amelyektől kialakult a sűrűsége.” Ha ilyenek gyakran előfordulnak, az új tanulmányi utakat nyit a bolygóképződés területén.

Egy acélvilág modellezése

Kialakulása történetének megértése érdekében az alapvetően a tudományos csoport vezetésével modellezték a szélsőséges óriásbecsapódásokat, amelyek eltávolíthatták a légköri elemeket. Azt találták, hogy egykor nagyon nedves exobolygó lehetett. Ahhoz, hogy minden víztartalmát elveszítse, egy aszteroidának másodpercenként több mint 75 méteres sebességgel kellett száguldania felé. Ilyen feltételek mellett egy, a TOI-1853b-hez nagyon hasonló bolygót tudtak modellezni. A csapat egyik tagja, Zoë Leinhardt szerint az becsapódás, amely ezt az exobolygót létrehozta, nem olyasmi volt, amire gondoltak volna. “Korábban nem vizsgáltunk ilyen szélsőséges ütközéseket, mivel nem számítottunk rájuk. Sok munka vár még ránk a szimulációink alapjául szolgáló modellek javításával, és a modellezett becsapódások körének bővítésével.”

A következő lépés a bolygó további megfigyelése. Fontos, megtudni, mi maradt meg a légköréből és a gázok összetételéből. Mivel már van egy “valós” példája annak, amit a kutatók modelleztek, valószínűnek tűnik, hogy mások is létezhetnek. A TOI-1853b új bizonyítékot szolgáltat arra, hogy a galaxisban a bolygók kialakulásában az óriásbecsapódások gyakorisága a meghatározó. Ez a felfedezés segít összekapcsolni a Naprendszeren alapuló bolygóképződési elméleteket az exobolygók kialakulásával.

Érdemes elolvasni:

• Ha erre a bolygóra lépsz, azonnal meghalsz, akármilyen felszerelésben vagy
• Milyen meleg van a Holdon?