Ta planeta jest „puszysta” jak pianka marshmallow

Gęstość ciał niebieskich nie zawsze idzie w parze z ich wielkością. Saturn, druga największa planeta Układu Słonecznego, charakteryzuje się gęstością rzędu 0,687 grama na centymetr sześcienny. Oznacza to, że gdyby we Wszechświecie istniał wystarczająco duży zbiornik wodny, Saturn unosiłby się na jego powierzchni.

W głębiach kosmosu istnieją ciała niebieskie o jeszcze niższej gęstości. Na trop jednego z nich wpadli naukowcy z National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory (NOIRLab) – amerykańskiego rządowego centrum badawczego, które zajmuje się badaniami astronomicznymi w zakresie światła widzialnego i podczerwieni.

W badaniu opublikowanym na łamach czasopisma „The Astronomical Journal”, astronomowie przedstawili wyniki obserwacji, jakie przeprowadzili za pomocą teleskopu WIYN w amerykańskim Narodowym Obserwatorium Kitt Peak w Arizonie. Oko przyrządu zwróciło się w stronę gazowego olbrzyma TOI-3757 b, znajdującego się w gwiazdozbiorze Woźnicy, około 580 lat świetlnych od Ziemi.

Ciało niebieskie zwróciło uwagę naukowców swoimi wymiarami i gęstością. Planeta jest niewiele większa od Jowisza, ale jej gęstość wynosi zaledwie 0,27 grama na centymetr sześcienny – czyli mniej więcej tyle, co pianka marshmallow, wytwarzanej z cukru, żelatyny i wody. Obiekty takie jak TOI-3757 b rzadko pojawiają się w towarzystwie chłodnych gwiazd, ale orbitują dookoła czerwonego karła. Gwiazdy te są stosunkowo zimne, ale aktywne – od czasu do czasu emitują one rozbłyski, na tyle silne, by zdzierać atmosfery z planet.

– Tradycyjnie uważano, że gazowe olbrzymy trudno formują się wokół czerwonych karłów – opowiada Shubham Kanodia z Carnegie Institution for Science, główny autor badania. – Do tej pory dysponowaliśmy jedynie niewielkimi próbkami z badań dopplerowskich, które znajdowały olbrzymie planety daleko od czerwonych karłów. Aż dotąd nie mieliśmy wystarczająco dużej próbki planet, by skutecznie szukać bliskich olbrzymów.

TOI-3757 b jest najbardziej „puszystą” planetą należącą do gazowych olbrzymów, jaką kiedykolwiek odkryto wokół czerwonego karła. Badaczy zastanawia, w jaki sposób tak duże ciało o małej gęstości mogło uformować się w tak nieprzyjaznym otoczeniu. Wstępne hipotezy zakładają, że potrzebne są do tego dwa czynniki.

Po pierwsze, na gęstość planety mogło wpłynąć tempo formowania się jej jądra. Badacze uważają, że gazowe olbrzymy zaczynają swój żywot jako skaliste rdzenie, które po osiągnięciu pewnej masy zaczynają gwałtownie zasysać duże ilości gazu z otoczenia. Czerwony karzeł obiegany przez TOI-3757 b ma stosunkowo niską obfitość ciężkich pierwiastków, a to mogło spowodować, że jądro planety formowało się wolniej, opóźniając proces wciągania gazu i wpływając na ogólną gęstość planety.

Drugim czynnikiem może być orbita planety, która wstępnie została określona jako lekko eliptyczna. W niektórych momentach obiegu zbliża się ona do gwiazdy bardziej niż w innych, co powoduje znaczne nadwyżki ciepła, które mogą powodować rozdęcie atmosfery. Co ciekawe, aby całkowicie okrążyć czerwonego karła, TOI-3757 b potrzebuje zaledwie 3,5 dnia.

Naukowcy chcą kontynuować obserwacje TOI-3757 b oraz poszukiwać kolejnych gazowych olbrzymów zlokalizowanych w pobliżu czerwonych karłów. Jak wskazuje Kanodia, znalezienie większej ilości podobnych układów będzie krokiem do lepszego zrozumienia, jak tworzą się planety i z czego są zbudowane.

– Przyszłe obserwacje atmosfery tej planety przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba mogłyby również pomóc rzucić światło na jej „puchatą” naturę – dodaje Jessica Libby-Roberts z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii, współautorka badania.