Πρώτος εντοπισμός εκτεθειμένου πυρήνα πλανήτη, σε απόσταση 730 ετών φωτός. First exposed planetary core discovered allows glimpse inside other worlds

Τον εκτεθειμένο πυρήνα ενός πλανήτη εντόπισαν για πρώτη φορά επιστήμονες του University of Warwick. The surviving core of a gas giant has been discovered orbiting a distant star by University of Warwick astronomers, offering an unprecedented glimpse into the interior of a planet. Artist's impression showing a Neptune-sized planet in the Neptunian Desert. It is extremely rare to find an object of this size and density so close to its star. Credit: University of Warwick/Mark Garlick

Πρόκειται για έναν εξαιρετικά ασυνήθιστο πλανήτη ο οποίος εντοπίστηκε σε μια ζώνη όπου σπάνια βρίσκονται τόσο μεγάλα αντικείμενα (Neptunian Desert), και ενδεχομένως να πρόκειται για έναν «ανεπιτυχή» αέριο γίγαντα ή έναν που έχασε την ατμόσφαιρά του. Η ανακάλυψη αυτή, τονίζουν οι επιστήμονες, αποτελεί μια μοναδική ευκαιρία για να εξεταστεί το εσωτερικό ενός άλλου πλανήτη.

Ο συγκεκριμένος πυρήνας βρέθηκε σε τροχιά γύρω από ένα μακρινό άστρο και έχει περίπου ίδιο μέγεθος με τον Ποσειδώνα. Θεωρείται πως είναι ένας αέριος γίγαντας που είτε έχασε την ατμόσφαιρά του είτε δεν κατάφερε να σχηματίσει μία.

Η σχετική έρευνα παρουσιάστηκε στο Nature και, όπως τονίζουν οι επιστήμονες, εκτιμάται πως πρόκειται για την πρώτη φορά που εντοπίζεται εκτεθειμένος πυρήνας ενός πλανήτη.

The red line shows the evolutionary track of a simulated planet that finally has similar properties as the actual planet TOI-849b, as found in the Bern Model of planet formation and evolution. The track is shown in the plane of semimajor axis in astronomical units (AU), that is the orbital distance from the star, on the x-axis, and the radius of the planet in units of jovian radii on the y-axis. The blue-red points show other planets predicted by the model. The Earth and Jupiter are shown at their positions for comparison. The planet starts to form at the initial time t=0 years as a small planetary embryo at about 6 AU. The protoplanet grows in mass in the following 1 million year which increases its radius. In this phase, the radius of the planet is still very large, as it is embedded in the protoplanetary disk in which it forms. The increasing mass of the protoplanet causes it to migrate inwards, towards the star. This reduces again the size of the planet. After 3.5 million years, the planet has migrated to the inner edge of the disk. There, it suffers a very energetic giant impact with another protoplanet in its planetary system. The enormous heat liberated in the collision strongly inflates the gaseous envelope of the planet. The envelope is lost via Roche-lobe overflow, and an exposed planetary core comes into existence. In the following billions of years, the exposed core slowly spirals towards its host star because of tidal interactions. The simulate planet now has properties like a mass, radius, and orbital distance which are very similar the observed properties of TOI-849b that is shown by a black-yellow symbol. In the end, after about 9.5 billion years, the planet falls into its host star. Credit: © University of Bern

Ο ΤΟΙ 849 b κινείται σε πολύ μικρή απόσταση γύρω από ένα άστρο σε απόσταση 730 ετών φωτός από τη Γη. Μία περιστροφή γύρω από αυτό - ένα «έτος» του διαρκεί μόλις 18 ώρες, και η θερμοκρασία στην επιφάνεια κινείται σε ασύλληπτα υψηλές θερμοκρασίες. Εντοπίστηκε μέσω της μελέτης δεδομένων από το TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) της NASA. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η μάζα του είναι 2-3 φορές μεγαλύτερη από αυτήν του Ποσειδώνα- ωστόσο η πυκνότητά του είναι εντυπωσιακή, καθώς όλο το υλικό που αποτελεί αυτή τη μάζα περιέχεται σε ένα αντικείμενο στο μέγεθος του Ποσειδώνα. Όπως αναφέρει το National Geographic, το άστρο είναι σαν τον ήλιο μας, και ο πλανήτης έχει τη μεγαλύτερη μάζα σε βραχώδη πλανήτη που έχει παρατηρηθεί ποτέ, καθώς το υλικό αντιστοιχεί σε 40 φορές αυτό της Γης. Η διάμετρός του είναι περίπου 3,4 φορές αυτή της Γης, ή 85% του Ποσειδώνα.

Όπως τονίζουν οι ερευνητές, πρόκειται για ένα πλανήτη με ασυνήθιστα μεγάλη μάζα, και, αν και δεν κατέχει τα πρωτεία μεταξύ αυτών που έχουν εντοπιστεί, έχει τα πρωτεία σε αυτό το μέγεθος- κάτι που δείχνει ότι ο πλανήτης αυτός έχει περίεργη ιστορία.

«Θα περιμέναμε ένας πλανήτης με τόσο μεγάλη μάζα να έχει συγκεντρώσει τεράστιες ποσότητες υδρογόνου και ηλίου όταν σχηματίστηκε, αναπτυσσόμενος σε κάτι σαν τον Δία. Το ότι δεν βλέπουμε αυτά τα αέρια μας οδηγεί στο συμπέρασμα πως πρόκειται για έναν πλανητικό πυρήνα που έχει εκτεθεί. Είναι η πρώτη φορά που ανακαλύπτουμε έναν ακέραιο εκτεθειμένο πυρήνα ενός αερίου γίγαντα γύρω από ένα άστρο» είπε ο Dr. Ντέιβιντ Άρμστρονγκ, του Τμήματος Φυσικής του πανεπιστημίου, lead author της εν λόγω έρευνας.

Όσον αφορά στον λόγο που είναι ορατός ο πυρήνας του πλανήτη, υπάρχουν δύο θεωρίες: Η μία είναι πως κάποτε ήταν σαν τον Δία, μα έχασε όλα τα αέρια μέσω διαφόρων μεθόδων και η άλλη πως ίσως να είναι ένας «ανεπιτυχής» αέριος γίγαντας, που δεν κατάφερε να σχηματίσει ατμόσφαιρα.

«Με τον ένα ή με τον άλλον τρόπο, ο ΤΟΙ 849 είτε ήταν ένας αέριος γίγαντας είτε είναι ένας “ανεπιτυχής” αέριος γίγαντας. Είναι μια πρωτιά, που μας λέει ότι τέτοιοι πλανήτες υπάρχουν και μπορούν να εντοπιστούν. Έχουμε την ευκαιρία να κοιτάξουμε στον πυρήνα ενός πλανήτη με τρόπο που δεν μπορούμε να το κάνουμε στο δικό μας ηλιακό σύστημα. Υπάρχουν ακόμα μεγάλα ανοιχτά ερωτήματα για τη φύση του πυρήνα του Δία, για παράδειγμα, οπότε περίεργοι και ασυνήθιστοι εξωπλανήτες σαν αυτόν μας παρέχουν ένα παράθυρο στον σχηματισμό των πλανητών, που δεν έχουμε άλλον τρόπο να διερευνήσουμε. Αν και δεν έχουμε ακόμα πληροφορίες για τη χημική του σύνθεση, μπορούμε να συνεχίσουμε με άλλα τηλεσκόπια. Επειδή ο ΤΟΙ 849 b είναι τόσο κοντά στο άστρο του, οποιαδήποτε ατμόσφαιρα γύρω από τον πλανήτη πρέπει να αναπληρώνεται συνέχεια από τον πυρήνα. Οπότε αν μπορούμε να μετρήσουμε αυτή την ατμόσφαιρα, τότε μπορούμε να έχουμε μια ματιά στη σύνθεση του ίδιου του πυρήνα» είπε σχετικά ο Άρμστρονγκ.

Πηγές: A remnant planetary core in the hot-Neptune desert, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2421-7, www.nature.com/articles/s41586-020-2421-7 - https://phys.org/news/2020-07-exposed-planetary-core-glimpse-worlds.html - https://www.naftemporiki.gr/story/1615371/toi-849-b-protos-entopismos-ektetheimenou-purina-planiti-se-apostasi-730-eton-fotos