Shkencëtarët besojnë se ekzoplaneti Gliese 367 b është ndoshta një top i fortë prej metali

Kjo është e dukshme në shkencën e ekzoplaneteve dhe në teoritë tona të formimit planetar. Dallimet dhe topat e çuditshme të natyrës ushtrojnë presion mbi modelet tona dhe i motivojnë shkencëtarët të gërmojnë më thellë.

Gliese 367 b (ose Tahay) është padyshim një top i çuditshëm. Është një planet i Periudhës Ultrashort (USP) që rrotullohet rreth yllit të tij në vetëm 7.7 orë. Ka pothuajse 200 planetë të tjerë USP në katalogun tonë mbi 5000 të ekzoplaneteve, kështu që Gliese 367 b nuk është unik në këtë drejtim. Por është një më i jashtëzakonshëm në një mënyrë tjetër: është gjithashtu një planet ultra i dendur—pothuajse dy herë më i dendur se Toka.

Kjo do të thotë se duhet të jetë pothuajse hekur i pastër.

Astronomët gjetën Tahay në të dhënat TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) nga viti 2021. Por kërkimi i ri në The Astrophysical Journal Letters po përmirëson masën dhe rrezen e planetit të çuditshëm me matje të përmirësuara. Gjithashtu gjeti dy vëllezër e motra për planetin. Hulumtimi titullohet “Kompania për Dendësinë Ultra-High, Periudha Ultra-Short Sub-Tokë GJ 367 b: Zbulimi i Dy Planeteve Shtesë me Masë të Ulët në 11.5 dhe 34 Ditë”. Autorja kryesore është Elisa Goffo, një Ph.D. student në Departamentin e Fizikës të Universitetit të Torinos.

TESS gjeti Gliese 367 b në vitin 2021 kur zbuloi një sinjal tranzit jashtëzakonisht të dobët nga ylli xhuxh i kuq i quajtur Gliese 367. Sinjali ishte në kufijtë e aftësisë së zbulimit TESS, kështu që astronomët e dinin se ishte i vogël, si Toka.

Si pjesë e përpjekjes së vitit 2021, studiuesit përdorën spektrografin e Kërkuesit të Planetit me shpejtësi radiale me saktësi të lartë (HARPS) në Observatorin Jugor Evropian për të përcaktuar masën dhe densitetin e G 367 b. Ata përcaktuan se rrezja e planetit është 72% e Tokës dhe masa e tij është 55% e Tokës. Kjo do të thotë se ka të ngjarë të ishte një planet hekuri, thelbi i mbetur i një planeti dikur shumë më të madh.

Shpejt përpara tani dhe kërkimi i ri nga Goffo dhe kolegët e saj.

Ata përdorën gjithashtu HARPS për të matur planetin e vogël. Këtë herë ata përdorën 371 vëzhgime HARPS të G 367 b. Këto rezultate tregojnë se planeti është edhe më i dendur se sa zbuloi studimi i vitit 2021. Në vend të 55% të masës së Tokës, ky hulumtim i ri zbulon se planeti është 63% e masës së Tokës. Rrezja e saj gjithashtu u tkur nga 72% e Tokës në 70% të Tokës.

Ajo që bie në fund është se G 367 b është dy herë më e dendur se Toka. Si erdhi planeti në këtë mënyrë? Nuk ka gjasa që të jetë formuar ashtu siç është tani. Në vend të kësaj, është ndoshta thelbi i një planeti të cilit i është hequr manteli shkëmbor.

“Ju mund ta krahasoni GJ 367 b me një planet të ngjashëm me Tokën me mantelin e tij shkëmbor të zhveshur,” tha autori kryesor Goffo. “Kjo mund të ketë implikime të rëndësishme për formimin e GJ 367 b. Ne besojmë se planeti mund të jetë formuar si Toka, me një bërthamë të dendur të bërë kryesisht prej hekuri, e rrethuar nga një mantel i pasur me silikate.”

Duhet të ketë ndodhur diçka e jashtëzakonshme që planeti i vogël të humbasë mantelin e tij. “Një ngjarje katastrofike mund të kishte hequr mantelin e saj shkëmbor, duke e lënë të zhveshur thelbin e dendur të planetit,” shpjegoi Goffo. Përplasjet mes tij dhe protoplanetëve të tjerë ende në formim në fillim të jetës së tij mund të kishin hequr shtresën e jashtme të planetit.

Një mundësi tjetër, sipas Goffo, është që USP i vogël të ketë lindur në një rajon jashtëzakonisht të pasur me hekur të një disku protoplanetar. Por kjo duket e pamundur.

Ekziston një mundësi e tretë, dhe për herë të parë u mendua kur astronomët zbuluan G 367 b në vitin 2021. Mund të jetë mbetja e një gjiganti gazi dikur të madh si Neptuni. Që të ishte kështu, planeti do të ishte formuar më larg nga ylli dhe më pas do të kishte migruar brenda. Është kaq afër yllit të tij tani sa rrezatimi intensiv nga xhuxhi i kuq do ta kishte zbehur atmosferën.

G 367 b është në një klasë shumë të vogël ekzoplanetësh të quajtur super-Mercuries. Përbërja e tyre është e njëjtë me Merkurin, por ato janë më të mëdha dhe më të dendura. (Edhe pse janë të rralla, ka një sistem me dy prej tyre.) Mërkuri mund të ketë pësuar të njëjtin fat që mund të ketë pësuar G 367 b. Mund të kishte pasur më shumë mantel dhe kore në një kohë, por ndikimet e hoqën atë.

Por edhe në mesin e super-Mercuries, G 367 b spikat. Është USP-ja më e dendur që ne njohim. “Falë vlerësimeve tona të sakta të masës dhe rrezes, ne eksploruam përbërjen dhe strukturën e brendshme të mundshme të GJ 367 b dhe zbuluam se pritet të ketë një bërthamë hekuri me një fraksion masiv prej 0,91”, thuhet në dokumentin e ri.

Pra, çfarë ndodhi në këtë sistem? Si u gjend G 367 b në këtë gjendje dhe kaq afër yllit të tij?

Studiuesit gjetën gjithashtu dy planetë të tjerë në këtë sistem: G 367 c dhe d. Astronomët mendojnë se planetët USP gjenden pothuajse gjithmonë në sisteme me shumë planetë, kështu që ky hulumtim i ri e forcon këtë. TESS nuk mundi t’i zbulonte këta planetë sepse ata nuk kalojnë tranzit yllin e tyre. Ekipi i gjeti ato në vëzhgimet e tyre HARPS dhe prania e tyre kufizon skenarët e mundshëm të formimit.

“Falë vëzhgimeve tona intensive me spektrografin HARPS ne zbuluam praninë e dy planetëve shtesë me masë të ulët me periudha orbitale 11.5 dhe 34 ditë, të cilat zvogëlojnë numrin e skenarëve të mundshëm që mund të kenë çuar në formimin e një planeti kaq të dendur. “tha bashkëautori Davide Gandolfi, profesor në Universitetin e Torinos.

Planetët shoqërues gjithashtu orbitojnë afër yllit, por kanë masa më të ulëta. Kjo vë presion mbi idenë se ndonjë prej tyre është formuar në një mjedis të pasur me hekur, por nuk e eliminon atë. “Ndërsa GJ 367 b mund të jetë formuar në një mjedis të pasur me hekur, ne nuk përjashtojmë një skenar formimi që përfshin ngjarje të dhunshme si përplasjet e planetëve gjigantë,” tha Gandolfi në një deklaratë për shtyp.

Në përfundimin e letrës së tyre, ekipi gërmon pak më thellë në skenarët e mundshëm të formimit.

Në skenarin e formimit, disku protoplanetar rreth Gliese 367 duhet të ketë pasur një rajon të pasuruar me hekur. Por astronomët nuk e dinë nëse ai lloj rajoni i pasur me hekur ekziston.

“Rrugët e mundshme mund të përfshijnë formimin nga materiali dukshëm më i pasur me hekur sesa mendohet se është normalisht i pranishëm në disqet protoplanetare. Edhe pse nuk është e qartë nëse disqe me një përmbajtje kaq të madhe hekuri relative në mënyrë specifike afër skajit të brendshëm (ku pjesa më e madhe e materialit mund të merret nga) ekzistojnë”, shkruajnë ata.

Në fakt, një studim i veçantë i vitit 2020 tha se puna e tyre në formimin e planetit “dështon të riprodhojë pasurimet ekstreme në Fe të nevojshme për të llogaritur formimin e Mërkurit”. Nëse modelet e disqeve nuk mund të shpjegojnë se si u formua Merkuri i pasur me hekur, ata nuk mund të shpjegojnë se si u formua G 367 b.

Në vend të kësaj, ka më shumë gjasa që planeti të ishte ndryshe kur u formua dhe më pas mori formën e tij aktuale me kalimin e kohës. Zhveshja e përplasjes është kur materiali i jashtëm i një planeti hiqet nga një ose më shumë përplasje. Meqenëse materiali i jashtëm është më pak i dendur se materiali i brendshëm në planetët e diferencuar, përplasjet e përsëritura do të rrisnin dendësinë e madhe të G 367 b duke hequr materialin më të lehtë.

Por ka të paktën një problem me këtë. “Matja jonë e densitetit të masës së GJ 367 b sugjeron që heqja e përplasjes duhet të jetë jashtëzakonisht efektive në heqjen e materialit jo hekur nga planeti nëse është i vetmi proces në punë,” shkruajnë autorët. Mjaft efektive, por jo e pamundur.

Pra, ekzistojnë tre mundësi: planeti i formuar në një mjedis të pasur me hekur, planeti dikur ishte më i madh dhe humbi shtresat e tij të jashtme përmes përplasjeve, ose planeti është bërthama e mbetur e një gjiganti gazi dikur masiv që migroi shumë afër yllin e tij dhe iu hoq mbështjellja e gaztë.

Ndoshta nuk duhet të vendosemi me një. “Sigurisht, të gjitha proceset e diskutuara më sipër mund të kenë kontribuar në krijimin e topit pothuajse të pastër prej hekuri, të njohur si GJ 367 b,” shkruajnë autorët.

Gjithçka që kemi tani janë mundësitë. Sistemi është si një enigmë dhe u takon astronomëve ta zgjidhin atë. Vetitë e tij të pazakonta e bëjnë atë më të jashtëzakonshëm dhe shkencëtarët i pëlqejnë ato të jashtme sepse i motivon ata të gërmojnë më thellë. Nëse teoritë tona aktuale nuk mund t’i shpjegojnë këto ballafaqime të çuditshme, atëherë teoritë tona kanë nevojë për përsosje.

“Ky sistem unik shumëplanetar që pret këtë nën-Tokë me densitet ultra të lartë, USP është një objektiv i jashtëzakonshëm për të hetuar më tej skenarët e formimit dhe migrimit të sistemeve USP,” përfundojnë studiuesit.