Super-Ziemie – najczęściej spotykane egzoplanety we Wszechświecie

Super-Ziemie, o rozmiarach nawet czterokrotnie większych od naszego globu, są najczęściej spotykanymi egzoplanetami, krążącymi wokół gwiazd w innych Układach Słonecznych. Równie często spotykane są mini-Neptuny, mniejsze wersje planety z naszego najbliższego kosmicznego podwórka.

Super-Ziemie

.Do tej pory uważano, że super-Ziemie są skalistymi rdzeniami mini-Neptunów, których gazowe atmosfery zostały zdmuchnięte. W nowym badaniu opublikowanym w „The Astrophysical Journal”, naukowcy z Uniwersytetu McGill udowodnili, że niektóre z tych egzoplanet nigdy nie miało gazowych atmosfer, co rzuca nowe światło na ich tajemnicze pochodzenie.

Na podstawie badań potwierdzono, że około 30 do 50 procent gwiazd-gospodarzy posiada przynajmniej jedną super-Ziemię albo mini-Neptuna. Oba rodzaje, w jednym układzie słonecznym występują z podobną częstotliwością. Jednak ich pochodzenie owiane jest tajemnicą.

Jedna z teorii zakłada, że większość egzoplanet narodziła się jako mini-Neptuny, ale niektóre z nich zostały pozbawione swoich gazowych powłok przez promieniowanie z gwiazd-gospodarzy, pozostawiając jedynie skaliste jądro. Teoria ta zakłada, że w naszej galaktyce znajduje się niewiele egzoplanet o rozmiarach podobnych do Ziemi i mniejszych. Najnowsze obserwacje pokazują jednak, że może być inaczej.

Aby dowiedzieć się więcej o pochodzeniu egzoplanet, astronomowie wykorzystali symulację do zbadania ewolucji tych tajemniczych ciał niebieskich. W modelu wykorzystano obliczenia termodynamiczne oparte na tym, jak masywne są ich skaliste rdzenie, jak daleko znajdują się od swoich gwiazd-gospodarzy oraz jak gorący jest otaczający je gaz.

„W przeciwieństwie do wcześniejszych teorii, nasze badanie pokazuje, że niektórych egzoplanet nigdy nie mogły otaczać gazowe atmosfery” – mówi współautor badania Eve Lee, adiunkt na Wydziale Fizyki Uniwersytetu McGill.

Najczęściej spotykane egzoplanety

.Najnowsze odkrycia sugerują, że nie wszystkie super-Ziemie są pozostałościami mini-Neptunów. Egzoplanety powstały raczej w wyniku pojedynczego rozkładu skał, które narodziły się w wirującym dysku gazu i pyłu wokół gwiazd-gospodarzy.

Astronomowie uważają, że planety powstają z wirujących, wokół gwiazd, dysków gazu i pyłu. Skały większe od księżyca posiadają wystarczającą siłę grawitacji, aby przyciągnąć otaczający je gaz i utworzyć skorupę wokół swojego jądra. Z biegiem czasu ta powłoka gazu ochładza się i kurczy, tworząc przestrzeń dla większej ilości otaczającego gazu i powodując wzrost egzoplanety. Gdy cała powłoka schłodzi się do tej samej temperatury, co otaczający ją gaz mgławicowy, powłoka nie może się już kurczyć, a wzrost się zatrzymuje.

W przypadku mniejszych skalnych rdzeni, skorupa jest niewielka, więc pozostają one skalistymi egzoplanetami. Rozróżnienie między super-Ziemiami a mini-Neptunami wynika ze zdolności tych skał do wzrostu i utrzymywania skorupy gazowej.

„Nasze odkrycia pomagają wyjaśnić pochodzenie tych dwóch populacji egzoplanet i być może ich rozpowszechnienie. Potrzebne są jednak kolejne badania, by ostatecznie rozszyfrować, jak powszechne mogą być skaliste egzoplanety, takie jak Ziemia” – twierdzi Lee.

Narodziny gwiazdy

.Astronom, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” zaznacza, że: „Kluczowe w procesie narodzin gwiazdy są mgławice. Jest to obłok pyłu i gazu, w którym dochodzi do formowania się gwiazd. We wczesnych fazach gaz pozostaje praktycznie niewzbudzony i zauważalny jedynie w podczerwieni. Gwiazdy dzięki kolapsowi grawitacyjnemu narodziły się z materii i powoli ją rozdmuchują, emitując specyficzną formę wiatru. Tracą materię, która odsuwa od nich gaz”.

„Mgławica M16 w gwiazdozbiorze Orła ma pyłowe kolumny („kolumny stworzenia”), które są miejscem powstawania gwiazd. Możemy wykonywać zdjęcia najdrobniejszych szczegółów takich mgławic i w skali roku obserwować zmiany, które w niej zachodzą” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI.

„Najczęściej obrazy takiego procesu obserwujemy w świetle widzialnym, jednak astronomowie mają do badania znacznie większą paletę promieniowania elektromagnetycznego. Jednym z odcieni tej palety jest podczerwień”.

„Za jej sprawą możemy przeniknąć przez wszystkie struktury pyłowe, co pozwala nam na dokładniejsze obserwowanie obszarów narodzin gwiazd. W fazie typu T Tauri początkowo materia krąży po orbicie nowo narodzonej gwiazdy. Silne pole magnetyczne prowadzi do spadania materii na powierzchnię gwiazdy, co powoduje emisję bardzo silnego promieniowania rentgenowskiego. Taka gwiazda nie byłaby przyjazna dla planet, które znalazłyby się zbyt blisko” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy„.

Oprac. EG