Postoji mnogo čudnih i divnih planeta van Sunčevog sistema, ali novootkriveni svet je prava svemirska neobičnost.
Egzoplaneta TOI-5205b je gasni džin približno iste veličine i mase kao Jupiter, koji kruži oko crvenog patuljka TOI-5205. Ali u tome nema ničeg neobičnog; planete kruže oko zvezda sve vreme.
Ono što je neobično je veličina TOI-5205 u poređenju sa egzoplanetom veličine Jupitera. Zvezda nije čak četiri puta veća od radijusa planete, a ima nešto manje od 40 procenata radijusa i mase Sunca. Štaviše, orbita TOI-5205b je neprijatno blizu, putujući oko crvenog patuljka jednom u 1,6 dana.
Ovo je jedan od prvih puta da je tako velika egzoplaneta pronađena u orbiti oko tako malog crvenog patuljka, a astronomi nisu shvatili kako je došlo do tako čudnog uparivanja. To je u suprotnosti sa našim trenutnim razumevanjem formiranja planeta.
„Zvezda domaćin, TOI-5205, je samo četiri puta veća od Jupitera“, kaže astronom Šubam Kanodija sa Karnegijevog instituta za nauku, „ipak je nekako uspela da formira planetu veličine Jupitera, što je prilično iznenađujuće. “
Zvezde crvenih patuljaka su najmanje zvezde glavnog niza za koje znamo; bilo manje i počinjemo da skrećemo na teritoriju smeđih patuljaka ne baš zvezda. Oni su male mase, sjaja i toplote, sagorevaju kroz svoje zalihe vodonika tako sporo da njihov projektovani životni vek može biti u trilionima godina, mnogo duži od trenutne starosti Univerzuma od 13,8 milijardi godina.
Pošto su tako mali i tamni, crveni patuljci se ne mogu videti golim okom; ipak su one najbrojnije zvezde na Mlečnom putu. Međutim, od 5.250 egzoplaneta potvrđenih u vreme pisanja ovog teksta, samo 240 kruži oko zvezda crvenih patuljaka; samo desetak njih je veličine Jupitera ili veće.
Ono što razumemo o formiranju planeta sugeriše da su takva uparivanja zvezda i egzoplaneta malo verovatna. Zvezde se formiraju iz nakupina u gustim oblacima gasa i prašine. Kako rastu, materijal oko njih se spaja u disk koji se unosi u bebu zvezdu, pomalo kao voda koja se vrti niz odvod. Kada zvezda postane dovoljno masivna, emituje moćne vetrove koji oduvaju najbliži materijal, prekidajući rast zvezde.
Ono što je ostalo na ovom disku tada formira objekte koji kruže oko zvezde, spajajući se zajedno da bi postepeno prerasli u planete. Da bismo napravili gasnog giganta, naše trenutno modeliranje sugeriše da je potrebno oko 10 Zemljinih masa stenovitih diskova da bi se napravilo jezgro planete, koje zatim akumulira gas da bi stvorilo džinovsku proširenu atmosferu. Ovaj proces takođe mora da se desi relativno brzo, pre nego što beba zvezda odnese ostatke diska.
Naši modeli takođe sugerišu da sićušni crveni patuljak ne bi trebalo da ima dovoljno materijala na svom disku da bi se ovaj proces odvijao u potrebnom vremenskom okviru.
„Postojanje TOI-5205b proteže ono što znamo o diskovima na kojima su ove planete rođene“, kaže Kanodia.
„U početku, ako nema dovoljno kamenitog materijala u disku da formira početno jezgro, onda se ne može formirati planeta gasnog giganta. I na kraju, ako disk ispari pre nego što se formira masivno jezgro, onda ne može da formira planetu gasnog giganta. A ipak se TOI-5205b formirao uprkos ovim zaštitnim ogradama. Na osnovu našeg trenutnog nominalnog razumevanja formiranja planeta, TOI-5205b ne bi trebalo da postoji; to je ‘zabranjena’ planeta.“
Egzoplaneta je otkrivena na osnovu tranzita, kada svet u orbiti prolazi između nas i njegove zvezde domaćina. Ovaj odlomak prigušuje svetlost zvezde; ako je poznat unutrašnji sjaj zvezde, astronomi mogu izračunati veličinu egzoplanete. Gravitaciona interakcija između zvezde i egzoplanete takođe dovodi do toga da se zvezda lagano „ljulja“ na licu mesta, a merenje ovog kolebanja omogućava astronomima da izračunaju masu egzoplanete.
Na osnovu ovih zapažanja, Kanodia i njegov tim su otkrili da je egzoplaneta 1,08 puta veća od mase i 1,03 puta veće od Jupitera. To je 27,2 odsto poluprečnika zvezde, što je 39,4 i 39,2 odsto mase i radijusa Sunca, respektivno.
Ovo izgleda ekstremno, ali što je još fascinantnije, TOI-5205b nije sam. Rad koji je nedavno postavljen na server za štampanje arKsiv i prihvaćen za objavljivanje sa detaljima o otkriću TOI-3235b, egzoplanete 0,665 puta veće mase i 1,07 puta većeg poluprečnika Jupitera, koja kruži oko crvenog patuljka 0,394 puta veće mase i 0,37 puta veće od Ned, sa periodom od 2,6 dana.
A 2021. godine astronomi su objavili otkriće TOI-519b, gasnog giganta do 14 puta većeg od mase i 1,07 puta većeg od Jupitera, koji kruži oko crvenog patuljka 0,37 puta veće mase i radijusa od Sunca, u periodu od 1,27 dana .
Dakle, ove egzoplanete mogu postojati, iako retko. Na budućem radu je da shvatimo kako. Srećom, tranziti ovih egzoplaneta mogu pomoći.
Svetlost zvezde se menja dok prolazi kroz atmosferu egzoplanete; sa moćnim infracrvenim teleskopom kao što je JVST, te promene se mogu ispitati do najsitnijih detalja kako bi se utvrdilo od čega su ove atmosfere napravljene.
