TOI-5205 b, planeta wielkości Jowisza o nietypowej budowie i składzie

Planeta TOI-5205 b, krążąca wokół niewielkiej gwiazdy, wyróżnia się zarówno rozmiarami, jak i składem atmosfery. Najnowsze badania wskazują na jej wyjątkową strukturę wewnętrzną oraz obecność specyficznych związków chemicznych.

TOI-5205 b i jej gwiazda macierzysta

.TOI-5205 b to planeta odkryta kilka lat temu, której rozmiary są porównywalne z Jowiszem. Okrąża ona gwiazdę, która jest zaledwie czterokrotnie większa od niej.

Gwiazda ta ma jednocześnie masę stanowiącą około 40 proc. masy Słońca.

Obserwacje w trakcie tranzytu

.Podczas przejścia planety na tle gwiazdy, czyli w trakcie tzw. tranzytu, TOI-5205 b zasłania około 6 proc. jej światła.

Zjawisko to pozwala naukowcom analizować widmo światła i na tej podstawie określać skład atmosfery planety oraz badać jej relację z gwiazdą macierzystą.

Wyniki nowego badania

.Nowe badania planety zostały opublikowane na łamach „The Astronomical Journal”. Wskazują one na szczególny skład atmosfery TOI-5205 b.

Analiza światła podczas tranzytów wykazała, że atmosfera planety zawiera niższe stężenie pierwiastków ciężkich (w stosunku do wodoru) niż w przypadku Jowisza. Jednocześnie zawiera ona mniej metali niż jej gwiazda macierzysta.

Skład wnętrza i atmosfery planety

.Zgodnie z wynikami badań, wnętrze TOI-5205 b może zawierać około sto razy więcej pierwiastków metalicznych niż jej atmosfera.

Jak zaznacza współautor badań Shubham Kanodia z Carnegie Science: „Zaobserwowaliśmy znacznie niższą metaliczność, niż przewidywały nasze modele dotyczące całkowitego składu planety, obliczanego na podstawie pomiarów jej masy i promienia”.

Naukowcy wskazują, że ciężkie pierwiastki mogły przemieścić się do wnętrza planety podczas jej formowania się, a obecnie wnętrze i atmosfera nie mieszają się ze sobą.

Obecność metanu i siarkowodoru

.W atmosferze TOI-5205 b wykryto również metan oraz siarkowodór.

Jak podkreśla Shubham Kanodia: „To pozwala sądzić, że ciężkie pierwiastki przemieściły się do wnętrza podczas formowania się planety, a obecnie jej wnętrze i atmosfera nie mieszają się ze sobą. Podsumowując, wyniki te wskazują na atmosferę planety bardzo bogatą w węgiel i ubogą w tlen”.

Program badawczy GEMS Survey

.Badania planety były częścią programu GEMS Survey, którego celem jest analiza tranzytujących planet-olbrzymów krążących wokół gwiazd typu M. Program ten ma służyć lepszemu zrozumieniu powstawania, budowy i atmosfer takich obiektów.

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” – cały artykuł [LINK]

Marek Matacz/PAP/EliaszGoldberg