Πλανήτης «εκτός κανόνων»: Οι επιστήμονες ψάχνουν εξηγήσεις για την σύσταση του TOI-5205 b

Επιστήμονες ανακάλυψαν ότι ένας εξαιρετικά ασυνήθιστος γιγάντιος πλανήτης – γνωστός και ως «απαγορευμένος» – ενδέχεται να διαθέτει ατμόσφαιρα με λιγότερα βαρέα στοιχεία από το άστρο γύρω από το οποίο περιστρέφεται.

Η αστροφυσικός του Πανεπιστημίου του Μπέρμιγχαμ, δρ. Anjali Piette, συνεργάστηκε με διεθνή ερευνητική ομάδα για να αναλύσει δεδομένα του Διαστημικού Τηλεσκοπίου James Webb σχετικά με τον εξωπλανήτη TOI-5205 b, έναν πλανήτη με μέγεθος παρόμοιο με του Δία που περιφέρεται γύρω από ένα άστρο περίπου τέσσερις φορές μεγαλύτερο από τον Δία και με μάζα ίση με το 40% του Ήλιου.

Σύμφωνα με άρθρο που δημοσιεύθηκε στο The Astronomical Journal, η ομάδα, με επικεφαλής το NASA Goddard Space Flight Center και το Carnegie Science, διαπίστωσε ότι η ατμόσφαιρα του πλανήτη έχει χαμηλότερη συγκέντρωση βαρέων στοιχείων σε σχέση με το υδρογόνο, συγκριτικά με τους αέριους γίγαντες του Ηλιακού μας Συστήματος, όπως ο Δίας. Ο εξωπλανήτης παρουσιάζει επίσης μικρότερη μεταλλικότητα από το ίδιο το μητρικό του άστρο.

Η δρ. Anjali Piette δήλωσε: «Τα ευρήματα αυτά έχουν σημαντικές επιπτώσεις στην κατανόηση του τρόπου σχηματισμού των γιγάντιων πλανητών στα πρώτα στάδια ζωής ενός άστρου. Το γεγονός ότι ο πλανήτης έχει χαμηλότερη μεταλλικότητα από το άστρο του τον καθιστά μοναδικό μεταξύ όλων των γιγάντιων πλανητών που έχουν μελετηθεί μέχρι σήμερα».

Όταν ο TOI-5205 b διέρχεται μπροστά από το άστρο του – ένα φαινόμενο γνωστό ως διέλευση – εμποδίζει περίπου το 6% του φωτός του. Οι αστρονόμοι, χρησιμοποιώντας φασματογράφους που διαχωρίζουν το φως στα επιμέρους μήκη κύματος, μπορούν να αναλύσουν τη σύνθεση της ατμόσφαιρας και να αντλήσουν πληροφορίες για την ιστορία και τη σχέση του πλανήτη με το άστρο του.

Νέα δεδομένα για τη γένεση των πλανητών

Οι πλανήτες γεννιούνται από τον περιστρεφόμενο δίσκο αερίων και σκόνης που περιβάλλει ένα νεαρό άστρο. Αν και θεωρείται δεδομένο ότι οι γιγάντιοι πλανήτες σχηματίζονται μέσα σε αυτούς τους δίσκους, η ύπαρξη μαζικών πλανητών όπως ο TOI-5205 b, οι οποίοι περιφέρονται πολύ κοντά σε ψυχρά άστρα, εγείρει ερωτήματα για τη διαδικασία αυτή.

Οι παρατηρήσεις τριών διελεύσεων του TOI-5205 b αποκάλυψαν στοιχεία για τη φύση της ατμόσφαιράς του, όπως την παρουσία μεθανίου (CH₄) και υδρόθειου (H₂S).

Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε προηγμένα μοντέλα εσωτερικής δομής πλανητών και υπολόγισε ότι η συνολική σύσταση του TOI-5205 b είναι περίπου εκατό φορές πιο πλούσια σε μέταλλα από την ατμόσφαιρά του, όπως αυτή μετρήθηκε μέσω των διελεύσεων.

Ατμόσφαιρα πλούσια σε άνθρακα

Ο δρ. Shubham Kanodia από το Carnegie Science ανέφερε: «Παρατηρήσαμε πολύ χαμηλότερη μεταλλικότητα από ό,τι προέβλεπαν τα μοντέλα μας για τη συνολική σύσταση του πλανήτη. Αυτό υποδηλώνει ότι τα βαρέα στοιχεία μετακινήθηκαν προς το εσωτερικό κατά τον σχηματισμό του, χωρίς να αναμειχθούν με την ατμόσφαιρα. Τα αποτελέσματα δείχνουν μια ατμόσφαιρα πλούσια σε άνθρακα και φτωχή σε οξυγόνο».

Η έρευνα εντάσσεται στο πρόγραμμα GEMS Survey, το οποίο επικεντρώνεται στη μελέτη διερχόμενων γιγάντιων πλανητών γύρω από άστρα τύπου M-dwarf, με στόχο την κατανόηση του σχηματισμού, της δομής και των ατμοσφαιρών τους.

Αντιμετώπιση των επιδράσεων των κηλίδων των άστρων

Οι επιστήμονες διόρθωσαν τα δεδομένα τους λαμβάνοντας υπόψη τις επιδράσεις που προκαλούν οι κηλίδες του άστρου του TOI-5205 b. Οι έντονες αυτές κηλίδες επηρέασαν τα αποτελέσματα, φωτίζοντας ορισμένα μήκη κύματος και καλύπτοντας πιθανά ίχνη στην ατμόσφαιρα.

Η ερευνητική ομάδα εφαρμόζει πλέον τη μέθοδο αυτή σε ένα νεότερο πρόγραμμα του τηλεσκοπίου JWST στο ίδιο πλανητικό σύστημα, το οποίο αναμένεται να αποδειχθεί ιδιαίτερα χρήσιμο για μελλοντικές μελέτες πλανητών γύρω από ενεργά άστρα.