Jak ewoluują układy planetarne?
Astronomowie przyjrzeli się bliżej, systemowi oznaczonemu jako TOI-2076, dzięki czemu dowiedzieli się więcej, jak ewoluują układy planetarne.
.Układy planetarne takie jak nasz Układ Słoneczny potrzebują setek milionów lat, aby się uformować, a ponieważ ludzkość istnieje tylko przez ułamek tego czasu, astronomowie obserwowali dotąd tego typu struktury jedynie w chwili narodzin lub częściej długo po tym, jak osiągnęły dojrzałość. Niestety jak dotąd nie posiadali wielu informacji o etapie pomiędzy, gdy układy aktywnie się formują.
W ramach nowego badania, naukowcy z Florida Institute of Technology, po raz pierwszy byli w stanie szczegółowo przyjrzeć się „rozwijającemu się” układowi planetarnemu, dzięki TOI-2076, który został po raz pierwszy odkryty w 2020 roku. System uchwycony w trakcie formowania się oferuje nowe spojrzenie na dotąd tajemniczy etap ewolucji układów planetarnych. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy.
Obserwacje systemu TOI-2076, pozwoliły naukowcom przyjrzeć się bliżej i poprawić modele ewolucji układów planetarnych, w tym etap ich formowania się, pomiędzy powstaniem, a dojrzałością. Astronomowie uchwycili rozdzielanie się wcześniej bliżej znajdujących się siebie planet oraz dynamiczne odparowywanie atmosfer z obcych światów spowodowane intensywnym promieniowaniem gwiazdy.
„Ten okres transformacji jest niezwykle krótki w porównaniu z całym czasem istnienia układu planetarnego. A jest naprawdę kluczowy i może wiele powiedzieć, jak system będzie wyglądał w swojej dojrzałej fazie” – mówi Howard Chen z Florida Institute of Technology.
Cztery planety systemu TOI-2076 krążą wokół młodego pomarańczowego karła, mającego około 210 milionów lat. Korzystając z naziemnych teleskopów oraz danych z misji NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), naukowcy odkryli, że te obce światy są rozmieszczone w niemal równomiernej sekwencji orbit, co wskazuje, że kiedyś znajdowały się one blisko siebie, lecz z czasem oddaliły się. Badacze ustalili również, że wszystkie planety mają podobne skaliste jądra, lecz różnią się atmosferami, najbliższa gwieździe planeta całkowicie utraciła swoją pierwotną gazową otoczkę, podczas gdy trzy zewnętrzne je zachowały.
Astronomowie wskazują, że stopniowa utrata pierwotnych atmosfer była napędzana przez proces zwany fotoewaporacją (photoevaporation). Zachodzi on wtedy, gdy silne promieniowanie ze źródła energii, takiego jak gwiazda, ogrzewa atmosferę planety do tego stopnia, że gaz ucieka w przestrzeń kosmiczną. Światy znajdujące się bliżej gwiazdy, a zatem otrzymujące większe dawki promieniowania, traciłyby więcej gazu i pozostawałyby bardziej skaliste niż te znajdujące się dalej.
Naukowcy wykorzystali również dotychczasowe modele ewolucyjne, aby zasymulować, w jaki sposób fotoewaporacja kształtowałaby ewolucję podobnych planet od momentu powstania do okresu „młodzieńczego” układu, zakładając, że wszystkie światy powstały z takim samym początkowym stosunkiem skał do gazu. Odkryli, że symulacja dałaby taki sam wynik, jaki zaobserwowano w rzeczywistości. Dzięki czemu mogli założyć, że poprzez fotoewaporację, promieniowanie gwiazdy pozbawiło niektóre planety atmosfery, pozostawiając je jako jedynie skaliste światy, podczas gdy inne zachowały swoje gazowe otoczki. Modele wskazały również, że masa planet, zmieniająca się wraz z utratą gazu, przyczyniła się do zmiany ich orbit.
Astronomowie, dzięki symulacji ustalili również, jak dużo czasu potrzebuje układ planetarny, aby w pełni się uformować, wskazują, że większość utraty atmosfer następuje w ciągu pierwszych 100 milionów lat życia systemu, a dopiero po tym momencie formowanie się stabilizuje i pozostaje no niezmienny przez miliardy lat.
.Te nowe ustalenia, pomogą naukowcom analizować historię starszych układów planetarnych. Mogą również pomóc w przewidywaniu, jak nowo odkryte młode planety, będą ewoluować w przyszłości.
Oprac. EG
