Mini-Neptuny i Super-Ziemie: Jak spuchnięte planety mogą być brakującym ogniwem

Kiedy astronomowie patrzą na planety poza naszym Układem Słonecznym, zwane egzoplanetami, często dysponują jedynie minimalnymi informacjami, których mogą użyć do ich klasyfikacji. Dwa kluczowe czynniki, które często znają, to rozmiar planet i ich masa, na podstawie których mogą określić ich gęstość. Pomaga to podzielić je na grupy podobne do znanych nam planet, takich jak planety skaliste, takie jak Ziemia lub Mars, lub gazowe olbrzymy, takie jak Jowisz lub Saturn.

Adam Makarenko (Obserwatorium Keck)

Ale są też inne typy egzoplanet, które różnią się od tych występujących w naszym Układzie Słonecznym. Dwa przykłady to superziemie, które są planetami skalistymi, ale znacznie większymi niż Ziemia, oraz mini-Neptuny lub gazowe karły, które są mniejsze niż Neptun, ale mają gazową atmosferę nad skalistym jądrem.

Niedawno nowe badania z wykorzystaniem Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i Obserwatorium WM Kecka pokazały, w jaki sposób te różne typy planet mogą ewoluować. Astronomowie zauważyli dwie miniplanety Neptuna, które wydają się przekształcać w super-Ziemie, gdy tracą swoje atmosfery (opublikowane w Czasopismo astronomiczne).

Obie planety znajdują się w różnych układach, jedna krążąca wokół gwiazdy HD 63433, znajdująca się 73 lata świetlne od nas, a druga krążąca wokół gwiazdy TOI 560, oddalona o 103 lata świetlne. Astronomowie zaobserwowali ulatniający się gaz z obu mini-Neptunów, co ich zdaniem jest dowodem na to, że tracą swoje atmosfery. To może skierować ich na drogę, by stać się super-Ziemi.

„Większość astronomów podejrzewała, że ​​młode mini-Neptuny muszą mieć wyparowującą atmosferę” – powiedział doktorant z Caltech Michael Zhang, główny autor badań (poprzez NASA). „Ale do tej pory nikt nigdy nie złapał żadnego w trakcie robienia tego”.

To mogłoby pomóc w wyjaśnieniu astronomicznej osobliwości. Większość odkrytych egzoplanet podzieliła się na różne kategorie wielkości, przy czym superziemie są zazwyczaj 1,6 razy większe od Ziemi, a mini-Neptuny są od 2 do 4 razy większe od Ziemi. Ale odkryto bardzo niewiele planet pomiędzy tymi dwoma rozmiarami. Może to być spowodowane tym, że mini-Neptuny zamieniają się w super-Ziemie, a różnice w atmosferze wyjaśniają różnice w rozmiarach.

„Planeta w przepaści rozmiarów miałaby wystarczająco dużo atmosfery, aby zwiększyć swój promień, dzięki czemu przechwyciłaby więcej promieniowania gwiezdnego, a tym samym umożliwiłaby szybką utratę masy” – powiedział Zhang. „Ale atmosfera jest na tyle cienka, że ​​szybko się gubi. Właśnie dlatego planeta nie pozostawałaby w luce zbyt długo”.

W jednym z tych systemów jest więcej osobliwości do odnotowania. W układzie TOI 560 gazy wydzielane przez planetę nie odpływały od gwiazdy, jak można by się spodziewać, ale w rzeczywistości płynęły w kierunku gwiazdy, a naukowcy nie wiedzą, dlaczego tak się dzieje.

„Jako naukowcy zajmujący się egzoplanetami nauczyliśmy się oczekiwać nieoczekiwanego”, powiedziała współautorka Heather Knutson z Caltech. „Te egzotyczne światy nieustannie zaskakują nas nową fizyką, która wykracza poza to, co obserwujemy w naszym Układzie Słonecznym”.