AF Lep b – lekka egzoplaneta znajdująca się niezwykle blisko swojej gwiazdy

Obserwacje najlżejszej gezoplanety jaką odkryto do tej pory – AF Lep b, wskazują również, że znajduje się ona bardzo blisko swojej gwiazdy macierzystej.

AF Lep b

.W 2023 r. AF Lep b była to planetą o najniższej masie poza naszym Układem Słonecznym, którą bezpośrednio zaobserwowano i której masę zmierzono za pomocą astrometrii. Jest to technika polegająca na śledzeniu subtelnych ruchów gwiazdy macierzystej przez wiele lat w celu uzyskania wglądu w orbitujących ją towarzyszy, w tym planety.

Obecnie AF Lep b jest planetą o najniższej masie i najmniejszej separacji kątowej – to znaczy, że znajduje się niezwykle blisko swojej gwiazdy macierzystej widzianej z Ziemi, która została bezpośrednio zaobserwowana przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.

AF Lep b ma 23 miliony lat i jest stosunkowo młodym gazowym olbrzymem. (Jowisz ma 4,6 miliarda lat) To czyni go jasnym, a zatem, zdaniem astronomów, doskonałym kandydatem do obserwacji. Naukowcy z University of Texas w Austin i Johns Hopkins University, pod kierownictwem Kyle’a Fransona i Williama Balmera, którzy chcieli dowiedzieć się więcej o planecie musieli być niezwykle szybcy, aby ją uchwycić. Działo się tak, ponieważ zbliżała się do swojej gwiazdy-gospodarza na swojej orbicie. Im bardziej się zbliżała, tym trudniej byłoby ją zaobserwować.

„AF Lep b znajduje się na granicy wykrywalności. Chociaż JWST jest niezwykle czuły, jest mniejszy niż nasze największe teleskopy na Ziemi. Za jego pomocą obserwujemy na dłuższych falach, przez co obiekty wyglądają na bardziej rozmyte. Trudno jest oddzielić jedno źródło od drugiego, gdy znajdują się one tak blisko siebie” – wyjaśnia Franson.

Egzoplaneta bardzo blisko swojej gwiazdy

.Ponadto JWST wykorzystuje koronagraf do obserwacji planet znajdujących się blisko swoich gwiazd. Jest to narzędzie, które blokuje światło gwiazdy, dzięki czemu naukowcy mogą zobaczyć pobliskie obiekty. W odległości kątowej AF Lep b od gwiazdy, koronograf był w stanie zablokować ponad 90 proc. światła planety. W miarę zbliżania się globu do gwiazdy, coraz większa część jej światła była blokowana.

AF Lep b potrzebuje około 25 lat, aby okrążyć swoją gwiazdę. Chociaż teoretycznie astronomowie mogliby uchwycić jej obraz po drugiej stronie gwiazdy, gdy znów będzie widoczna, może to zająć ponad dekadę, zanim będzie to możliwe.

Naukowcy chcieli dowiedzieć się więcej o atmosferze AF Lep b, ponieważ bezpośrednie obserwacje planet o masach podobnych do gazowych olbrzymów w naszym Układzie Słonecznym są rzadkością. Zdaniem badaczy wyniki sugerują, że ma ona bardzo aktywną atmosferę, z prądami konwekcyjnymi mieszającymi pierwiastki między jej dolnymi i górnymi poziomami.

„Zaobserwowaliśmy znacznie więcej tlenku węgla niż początkowo oczekiwaliśmy. Jedynym sposobem na przedostanie się tego typu gazu do górnej atmosfery planety są silne prądy wznoszące. Patrząc z szerszej perspektywy, dane te zostały zebrane w drugim roku działania JWST. Jeszcze wiele przed nami. Nie chodzi tylko o planety, o których wiemy teraz. Chodzi również o planety, które dopiero odkryjemy. Jest to zapowiedź niektórych ekscytujących prac, które zobaczymy w nadchodzących latach” – podsumowuje Balmer.

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy„.

Oprac. EG