Nowo odkryta egzoplaneta, oznaczona TOI-5205 b, podważa obecne zrozumienie procesu powstawania gazowych gigantów. Ta planeta wielkości Jowisza, położona 282 lata świetlne od Ziemi, charakteryzuje się nieoczekiwanie niskim stężeniem ciężkich pierwiastków w swojej atmosferze – dzięki temu zyskała przydomek „zakazanej planety”. Odkrycie opisane szczegółowo w The Astronomical Journal sugeruje, że istniejące modele ewolucji planet mogą być niekompletne.
Rzadka kompozycja
TOI-5205 b został po raz pierwszy zidentyfikowany w 2023 roku za pomocą należącego do NASA teleskopu kosmicznego TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Późniejsza analiza spektroskopowa ujawniła w atmosferze takie związki, jak metan i siarkowodór. Jednak najbardziej uderzającym odkryciem była wewnętrzna struktura planety: naukowcy szacują, że jest ona 100 razy bogatsza w metale niż jej atmosfera. Ta rozbieżność jest bardzo nietypowa; planety mają tendencję do akumulacji cięższych pierwiastków z biegiem czasu, a ich atmosfery zwykle odzwierciedlają ten rozkład.
„Odkryliśmy znacznie niższą metaliczność, niż przewidywały nasze modele dla całkowitej masy planety” – wyjaśnia Shubham Kanodia, astronom z Carnegie Institution. „To sugeruje, że cięższe pierwiastki migrowały do wewnątrz podczas procesu formowania i teraz wewnętrzne warstwy i atmosfera nie mieszają się”.
Trudne teorie powstawania planet
Obecna teoria głosi, że planety powstają z wirującego pyłu i gazu wokół młodych gwiazd. Względna metaliczność planety (obfitość pierwiastków cięższych od wodoru i helu) jest kluczowym wskaźnikiem tego, gdzie i jak powstała. Planety powstające bliżej swojej gwiazdy są zwykle bogatsze w metale ze względu na większą gęstość materiałów w tym regionie.
TOI-5205 b krąży wokół czerwonego karła, gwiazdy mniejszej i chłodniejszej od naszego Słońca. Zagadkowy jest fakt, że ta planeta jest uboga w metale pomimo bliskości swojej gwiazdy. Gwiazda macierzysta planety jest około cztery razy większa od Jowisza, ale ma tylko 40% masy naszego Słońca, co jeszcze bardziej komplikuje obraz. Sugeruje to, że na powstanie planety mogła mieć wpływ migracja w obrębie wczesnego dysku protoplanetarnego lub jakiś inny, jeszcze nieznany proces.
Implikacje dla badań egzoplanet
Odkrycie TOI-5205 b uwydatnia różnorodność układów planetarnych wykraczającą poza nasz własny i ograniczenia obecnych modeli. Charakterystyczny skład planety może wskazywać, że wczesne etapy powstawania planet są znacznie bardziej chaotyczne i zmienne, niż wcześniej sądzono.
„Te odkrycia mają wpływ na nasze zrozumienie powstawania gazowych olbrzymów, które zachodzi na początku życia gwiazdy” – mówi Anjali Piett, astronom z Uniwersytetu w Birmingham. „Fakt, że planeta ma niższą metaliczność niż jej gwiazda macierzysta, wyróżnia ją spośród wszystkich planet-olbrzymów, które badano do tej pory”.
Dalsze obserwacje i udoskonalone modelowanie będą miały kluczowe znaczenie dla pełnego wyjaśnienia pochodzenia tej „zakazanej” planety i tego, co odkrywa na temat szerszego wszechświata.
