Młody egzoplaneta o nazwie IRAS 04125+2902 b, mający zaledwie 3 miliony lat i znajdujący się w Obłoku Molekularnym Byka, zostaje ujawniony dzięki szczęśliwej obserwacji, mimo że zwykle jest ukryty za gruzami.
Planeta wykazuje niską gęstość, ale rozmiar podobny do Jupiterco sugeruje, że może ewoluować w mini-Neptuna lub super-Ziemię.
Odkrycie młodej egzoplanety
Masywna planeta o nieporęcznej nazwie IRAS 04125+2902 b jest, co zaskakujące, zaledwie dzieckiem w wieku zaledwie 3 milionów lat. To czyni ją najmłodszą planetą odkrytą kiedykolwiek przy użyciu powszechnie stosowanej „metody tranzytu” do wykrywania. Takie niemowlęce światy są zazwyczaj ukryte za grubymi dyskami gruzu, co czyni je niezwykle trudnymi do obserwacji.
Ta młoda egzoplaneta znajduje się w Obłoku Molekularnym Byka, gwiezdnym żłobku pełnym setek nowonarodzonych gwiazd oddalonych o około 430 lat świetlnych. Jego bliskość sprawia, że jest to idealne miejsce dla astronomów badających powstawanie gwiazd i planet. Chociaż chmura dostarcza bogactwa danych na temat młodych gwiazd, obserwacja ich planet stanowi znacznie większe wyzwanie. Teleskopy jak TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) polegają na wykrywaniu niewielkich spadków światła gwiazd spowodowanych przejściem planety przed gwiazdą macierzystą. Aby jednak ta metoda zadziałała, orbita planety z perspektywy Ziemi musi być ustawiona krawędzią do siebie. W młodych układach gwiazd dyski gruzowe często zasłaniają ten widok, co utrudnia dostrzeżenie jakichkolwiek tranzytujących planet.
Przypadkowe obserwacje wśród kosmicznych wyzwań
Zespół badawczy właśnie zaobserwował niezwykły zbieg okoliczności. W jakiś sposób zewnętrzny dysk szczątków otaczający nowonarodzoną planetę, IRAS 04125+2902 b, został ostro wypaczony, wystawiając dziecięcy świat na szeroko zakrojone obserwacje tranzytu przez TESS.
Chociaż wypaczony dysk zewnętrzny jest wielkim zbiegiem okoliczności, jest także wielką tajemnicą. Możliwe wyjaśnienia obejmują migrację samej planety, zbliżanie się do gwiazdy i przy okazji odejście od orientacji dysku zewnętrznego – tak, że orbita planety od Ziemi jest skierowana krawędzią i przecina twarz gwiazdy , ale dysk zewnętrzny pozostaje prawie skierowany w naszą stronę. Jeden problem związany z tym pomysłem: przesunięcie planety tak daleko od jej dysku macierzystego prawdopodobnie wymagałoby innego (bardzo dużego) obiektu w tym układzie. Jak dotąd nie wykryto żadnego.
Teorie stojące za wypaczonym dyskiem
Tak się składa, że Słońce Układu ma odległego gwiezdnego towarzysza, który również może być sprawcą wypaczenia dysku zewnętrznego. Jednakże kąt orbity gwiazdy towarzyszącej odpowiada kątowi planety i jej gwiazdy macierzystej. Gwiazdy i planety mają tendencję do podążania drogą grawitacyjną o najmniejszym oporze, więc takie ustawienie powinno sprawić, że dysk będzie bliżej wyrównany z resztą układu, a nie radykalne odejście.
Autorzy badania twierdzą, że inny sposób uzyskania „pękniętego” dysku zewnętrznego nie wymaga w ogóle obecności gwiazdy towarzyszącej. Gwiezdne żłobki, takie jak Obłok Molekularny Byka, mogą być gęsto upakowanymi i ruchliwymi miejscami. Symulacje komputerowe pokazują, że deszcze opadającej materii z otaczającego obszaru gwiazdotwórczego mogą być przyczyną wypaczenia dysku. Ani symulacje, ani obserwacje nie rozstrzygnęły jak dotąd kwestii, czy wypaczone lub uszkodzone dyski są powszechne, czy rzadkie w takich regionach.
Wnioski z połączonych metod obserwacyjnych
Połączenie pomiarów tranzytu TESS z innym sposobem obserwacji planet daje więcej informacji o samej planecie. Możemy nazwać to drugie podejście metodą „chybotania”. Grawitacja planety przyciąga gwiazdę w jedną, to w drugą stronę, gdy orbitująca planeta krąży wokół gwiazdy. Wahania te można wykryć na podstawie zmian światła gwiazdy, zarejestrowanych przez wyspecjalizowane instrumenty na Ziemi. Takie pomiary „prędkości radialnej” tej planety ujawniają, że jej masa, czyli ciężar, wynosi nie więcej niż około jednej trzeciej masy naszego Jowisza.
Jednak dane z tranzytu pokazują, że średnica planety jest mniej więcej taka sama. Oznacza to, że planeta ma stosunkowo niską gęstość i prawdopodobnie nadętą atmosferę. Więc ten świat prawdopodobnie nie jest gazowym olbrzymem jak Jowisz. Zamiast tego może to być planeta, której atmosfera z czasem będzie się kurczyć. Kiedy w końcu się uspokoi, może stać się gazowym „mini-Neptunem” lub nawet skalistą „super-Ziemią”. Są to dwa najpopularniejsze typy planet w naszej galaktyce – mimo że żadnego z nich nie można znaleźć w naszym Układzie Słonecznym.
Zespół naukowy kierowany przez astronoma Madysona G. Barbera z Uniwersytetu Północnej Karoliny w Chapel Hill opublikował w czasopiśmie badanie „A gigantyczna planeta przechodząca przez protogwiazdę 3 Myr z źle ustawionym dyskiem”. Natura w listopadzie 2024 r.
Więcej informacji na temat tego odkrycia można znaleźć w artykule Odkrycie najmłodszej planety rozbija teorie powstawania planet.
Odniesienie: „Olbrzyma planeta przechodząca przez protogwiazdę 3-Myr z źle ustawionym dyskiem” Madyson G. Barber, Andrew W. Mann, Andrew Vanderburg, Daniel Królikowski, Adam Kraus, Megan Ansdell, Logan Pearce, Gregory N. Mace, Sean M. Andrews, Andrew W. Boyle, Karen A. Collins, Matthew De Furio, Diana Dragomir, Catherine Espaillat, Adina D. Feinstein, Matthew Fields, Daniel Jaffe, Ana Isabel Lopez Murillo, Felipe Murgas, Elisabeth R. Newton, Enric Palle, Erica Sawczynec, Richard P. Schwarz, Pa Chia Thao, Benjamin M. Tofflemire, Cristilyn N. Watkins, Jon M. Jenkins, David W. Latham, George Ricker, Sara Seager, Roland Vanderspek, Joshua N. Winn, David Charbonneau, Zahra Essack, David R. Rodriguez, Avi Shporer, Joseph D. Twicken i Jesus Noel Villaseñor, 20 listopada 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-08123-3
