Planetët e fryrë humbasin atmosferën, bëhen super-toka

Astronomët kanë identifikuar dy raste të ndryshme të planetëve “mini-Neptun” që po humbasin atmosferën e tyre të fryrë dhe me gjasë po shndërrohen në super-Toka. Rrezatimi nga yjet e planetëve po heq atmosferën e tyre, duke nxitur gazin e nxehtë të dalë si avulli nga një tenxhere me ujë të valë.

Gjetjet, të botuara në dy gazeta të veçanta në The Astronomical Journal, ndihmojnë në përcaktimin e një tabloje se si formohen dhe evoluojnë botët ekzotike si këto.

Mini-Neptunët janë një klasë e ekzoplaneteve, të cilët janë planetë që rrotullohen rreth yjeve jashtë sistemit tonë diellor. Këto botë, të cilat janë versione më të vogla dhe më të dendura të planetit Neptun, përbëhen nga bërthama të mëdha shkëmbore të rrethuara nga batanije të trasha gazi. Në studimet e reja, një ekip astronomësh i udhëhequr nga Caltech përdori Observatorin W. M. Keck në majë të Maunakea në Hawai’i për të studiuar një nga dy planetët mini-Neptun në sistemin yjor të quajtur TOI 560, që ndodhet 103 vite dritë larg; dhe ata përdorën teleskopin hapësinor të NASA-s Hubble për të parë dy mini-Neptune që rrotullohen rreth HD 63433, të vendosura 73 vite dritë larg.

Rezultatet e tyre tregojnë se gazi atmosferik po ikën nga mini-Neptuni më i brendshëm në TOI 560, i quajtur TOI 560.01, dhe nga mini-Neptuni më i jashtëm në HD 63433, i quajtur HD 63433 c. Kjo sugjeron se ato mund të kthehen në super-Toka.

“Shumica e astronomëve dyshuan se mini-Neptunët e vegjël duhet të kenë atmosferë avulluese,” thotë Michael Zhang, autori kryesor i të dy studimeve dhe një student i diplomuar në Caltech. “Por askush nuk e kishte kapur ndonjëherë një në proces për ta bërë këtë deri më tani.”

Studimi zbuloi gjithashtu, çuditërisht, se gazi rreth TOI 560.01 po ikte kryesisht drejt yllit.

“Kjo ishte e papritur, pasi shumica e modeleve parashikojnë që gazi duhet të rrjedhë larg yllit,” thotë profesoresha e Shkencës Planetare Heather Knutson, këshilltarja e Zhang dhe një bashkëautore e studimit. “Ne kemi ende shumë për të mësuar se si funksionojnë këto dalje në praktikë.”

Që kur u zbuluan ekzoplanetët e parë që rrotullohen rreth yjeve të ngjashëm me diellin në mesin e viteve 1990, mijëra të tjerë janë gjetur. Shumë prej këtyre orbitojnë afër yjeve të tyre, dhe ato më të voglat shkëmbore përgjithësisht ndahen në dy grupe: mini-Neptunët dhe super-Tokat. Planete të këtyre llojeve nuk gjenden në sistemin tonë diellor. Super-Tokat janë aq të mëdha sa 1.6 herë më e madhe se Toka (dhe herë pas here edhe 1.75 herë më e madhe se Toka), ndërsa mini-Neptunët janë nga dy deri në katër herë më e madhe se Toka. Janë zbuluar pak planetë me madhësi ndërmjet këtyre dy llojeve të planetit.

Një shpjegim i mundshëm për këtë boshllëk është se mini-Neptunët po shndërrohen në super-Toka. Mini-Neptunët teorizohet të jenë të mbështjellë nga atmosfera primitive e përbërë nga hidrogjen dhe helium. Hidrogjeni dhe heliumi kanë mbetur nga formimi i yllit qendror, i cili lind nga retë e gazit. Nëse një mini-Neptun është mjaft i vogël dhe mjaftueshëm afër yllit të tij, rrezet X yjore dhe rrezatimi ultravjollcë mund të heqin atmosferën e tij fillestare gjatë një periudhe prej qindra miliona vjetësh, teorizojnë shkencëtarët. Kjo më pas do të linte pas një super-tokë shkëmbore me një rreze thelbësisht më të vogël, e cila, në teori, mund të ruajë ende një atmosferë relativisht të hollë të ngjashme me atë që rrethon planetin tonë.

“Një planet në hendek do të kishte atmosferë të mjaftueshme për të fryrë rrezen e tij, duke e bërë atë të kapte më shumë rrezatim yjor dhe në këtë mënyrë të mundësonte humbje të shpejtë të masës,” thotë Zhang. “Por atmosfera është mjaft e hollë saqë humbet shpejt. Kjo është arsyeja pse një planet nuk do të qëndronte në hendek për një kohë të gjatë.”

Skenarë të tjerë mund të shpjegojnë hendekun, sipas astronomëve. Për shembull, planetët më të vegjël shkëmborë mund të mos kenë mbledhur kurrë mbështjellës gazi në radhë të parë, dhe mini-Neptunët mund të jenë botë ujore dhe jo të mbështjellë me gaz hidrogjeni. Ky zbulim i fundit i dy mini-Neptunëve me atmosferë që ikin përfaqëson dëshminë e parë të drejtpërdrejtë për të mbështetur teorinë se mini-Neptunët me të vërtetë po kthehen në super-Toka.

Astronomët ishin në gjendje të zbulonin atmosferat që po ikin duke parë mini-Neptunët të kalonin përpara, ose duke kaluar, yjet e tyre pritës. Planetët nuk mund të shihen drejtpërdrejt, por kur ata kalojnë përpara yjeve të tyre siç shihet nga këndvështrimi ynë në Tokë, teleskopët mund të kërkojnë përthithjen e dritës së yjeve nga atomet në atmosferat e planetëve. Në rastin e mini Neptun TOI 560.01, studiuesit gjetën nënshkrime të heliumit. Për sistemin yjor HD 63433, ekipi gjeti nënshkrime të hidrogjenit në planetin më të jashtëm që ata studiuan, të quajtur HD 63433 c, por jo planetin e brendshëm, HD 63433 b.

“Planeti i brendshëm mund të ketë humbur tashmë atmosferën e tij,” shpjegon Zhang.

Shpejtësia e gazeve jep dëshmi se atmosferat po ikin. Heliumi i vëzhguar rreth TOI 560.01 lëviz me shpejtësi deri në 20 kilometra në sekondë, ndërsa hidrogjeni rreth HD 63433 c lëviz me shpejtësi deri në 50 kilometra në sekondë. Graviteti i këtyre mini-Neptunëve nuk është mjaftueshëm i fortë për të mbajtur një gaz kaq të shpejtë. Shtrirja e daljeve rreth planetëve tregon gjithashtu atmosferë që ikin: Fshikëza e gazit rreth TOI 560.01 është të paktën 3.5 herë më e madhe se rrezja e planetit dhe fshikëza rreth HD 63433 c është të paktën 12 herë më e madhe se rrezja e planeti.

Vëzhgimet zbuluan gjithashtu se gazi i humbur nga TOI 560.01 po rridhte drejt yllit. Vëzhgimet e ardhshme të mini-Neptunëve të tjerë duhet të zbulojnë nëse TOI 560.01 është një anomali ose nëse një rrjedhje atmosferike që lëviz brenda është më e zakonshme.

“Si shkencëtarë ekzoplanetësh, ne kemi mësuar të presim të papriturën,” thotë Knutson. “Këto botë ekzotike po na befasojnë vazhdimisht me fizikën e re që shkon përtej asaj që ne vëzhgojmë në sistemin tonë diellor.”