Naukowcy odkryli planetę wielkości Neptuna, TOI-3261 b, która okrąża swoją gwiazdę co 21 godzin, co plasuje ją w rzadkiej kategorii „gorących Neptunów”.
Planeta ta zapewnia krytyczny wgląd w powstawanie i ewolucję atmosfery planet w pobliżu swoich gwiazd, sugerując większą masę początkową i późniejsze odpędzanie atmosfery.
Odkrywanie TOI-3261 b: Rzadki gorący Neptun
TOI-3261 b, planeta wielkości Neptuna, okrąża swoją gwiazdę macierzystą w wyjątkowo małej odległości. Jest to dopiero czwarta znana planeta tego rodzaju, oferująca cenne informacje na temat powstawania tak rzadkich planet.
Odkrycia dokonał międzynarodowy zespół naukowców zajmujących się m.in NASASatelita do badania tranzytowych egzoplanet (TESS). Dalsze obserwacje za pomocą teleskopów naziemnych w Australii, Chile i Republice Południowej Afryki potwierdziły to odkrycie. TOI-3261 b znajduje się na tym, co astronomowie nazywają „gorącą pustynią Neptuna” – regionie kosmosu, w którym planety tej wielkości i składu są niezwykle rzadkie.
Podobna do Neptuna pod względem wielkości i składu, TOI-3261 b wyróżnia się niezwykle wąską orbitą, kończąc „rok” w zaledwie 21 godzin. Ta szybka orbita umieszcza egzoplaneta w wysoce ekskluzywnej kategorii: ultrakrótkookresowe gorące Neptuny o dokładnie zmierzonych masach, z których dotychczas odkryto tylko trzy inne.
Wyzwania związane z atmosferami gorącego Neptuna
Egzoplaneta TOI-3261 b okazuje się idealnym kandydatem do testowania nowych komputerowych modeli powstawania planet. Jednym z powodów, dla których gorące Neptuny są tak rzadkie, jest to, że trudno jest utrzymać gęstą atmosferę gazową tak blisko gwiazdy. Gwiazdy są masywne, dlatego wywierają dużą siłę grawitacji na otaczające je obiekty, co może pozbawić warstwy gazu otaczające pobliską planetę. Emitują także ogromne ilości energii, która wydmuchuje warstwy gazu. Obydwa te czynniki oznaczają, że gorące Neptuny, takie jak TOI-3261 b, mogły powstać jako znacznie większe planety wielkości Jowisza i od tego czasu straciły dużą część swojej masy.
Modelując różne punkty początkowe i scenariusze rozwoju, zespół naukowy ustalił, że wiek układu gwiazd i planet ma około 6,5 miliarda lat, a planeta na początku była znacznie większym gazowym olbrzymem. Prawdopodobnie jednak utraciła masę na dwa sposoby: przez fotoparowanie, gdy energia gwiazdy powoduje rozproszenie cząstek gazu, oraz przez odpędzanie pływowe, gdy siła grawitacji gwiazdy zdziera warstwy gazu z planety. Planeta mogła również uformować się dalej od swojej gwiazdy, gdzie oba te efekty byłyby mniej intensywne, co pozwoliło jej zachować atmosferę.
Tajemnice atmosferyczne i przyszłe badania
Pozostała atmosfera planety, jedna z jej najciekawszych cech, prawdopodobnie zachęci do dalszej analizy atmosfery, być może pomagając w rozwikłaniu historii powstawania tego mieszkańca „gorącej pustyni Neptuna”. Planeta TOI-3261 b jest około dwukrotnie gęstsza od Neptuna, co wskazuje, że z biegiem czasu lżejsze części jej atmosfery zostały usunięte, pozostawiając jedynie cięższe składniki.
To pokazuje, że planeta musiała na początku mieć w swojej atmosferze wiele różnych pierwiastków, ale na tym etapie trudno powiedzieć dokładnie, co. Zagadkę tę można rozwiązać obserwując planetę w świetle podczerwonym, być może przy użyciu teleskopów NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba – idealny sposób na zobaczenie identyfikujących odcisków palców różnych cząsteczek w atmosferze planety. Pomoże to astronomom nie tylko zrozumieć przeszłość TOI-3261 b, ale także zacznie odkrywać procesy fizyczne stojące za wszystkimi gorącymi, gigantycznymi planetami.
Rozszerzanie ultrakrótkookresowego klubu gorącego Neptuna
Pierwszego w historii odkrycia ultrakrótkookresowego gorącego Neptuna, LTT-9779 b, dokonano w 2020 r. Od tego czasu odkrycia TESS TOI-849 b i TOI-332 b również dołączyły do elitarnej grupy ultrakrótkookresowych gorących Maczuga Neptuna (o dokładnie odmierzonych masach). Zarówno LTT-9779 b, jak i TOI-849 b czekają na obserwacje w podczerwieni za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, potencjalnie poszerzając naszą wiedzę na temat atmosfer tych planet w nadchodzących latach.
Międzynarodowy zespół naukowy kierowany przez astronom Emmę Nabbie z Uniwersytetu Południowego Queensland opublikował artykuł na temat odkrycia „Surviving in the Hot Neptune Desert: The Discovery of the Ultrahot Neptune TOI-3261 b” w: Dziennik astronomiczny w sierpniu 2024 r.
Odniesienie: „Surviving in the Hot-Neptune Desert: The Discovery of the Ultrahot Neptune TOI-3261b” Emma Nabbie, Chelsea X. Huang, Jennifer A. Burt, David J. Armstrong, Eric E. Mamajek, Vardan Adibekyan, Sérgio G Sousa, Eric D. Lopez, Daniel Thorngren, Jorge Fernández Fernández, Gongjie Li, James S. Jenkins, Jose I. Vines, João Gomes da Silva, Robert A. Wittenmyer, Daniel Bayliss, César Briceño, Karen A. Collins, Xavier Dumusque, Keith Horne, Marcelo Aron F. Keniger, Nicholas Law, Jorge Lillo-Box , Shang-Fei Liu, Andrew W. Mann, Louise D. Nielsen, Ares Osborn, Howard M. Relles, José J. Rodrigues, Juan Serrano Bell, Gregor Srdoc, Chris Stockdale, Paul A. Strøm, Cristilyn N. Watkins, Peter J. Wheatley, Duncan J. Wright, George Zhou, Carl Ziegler, George Ricker, Sara Seager, Roland Vanderspek, Joshua N. Winn, Jon M. Jenkins, Michael Fausnaugh, Michelle Kunimoto, Hugh P. Osborn, Samuel N. Quinn i Bill Wohler, 27 sierpnia 2024 r., Dziennik astronomiczny.
DOI: 10.3847/1538-3881/ad60be
