Hubble odkrywa odległą planetę znikającą w rekordowym tempie

Wizja artystyczna przedstawiająca gigantyczny obłok wodoru odpływający z planety o rozmiarach Neptuna oddalonej od nas o 97 lat świetlnych. Owa planeta jest niewielka w porównaniu do swojej gwiazdy macierzystej, czerwonego karła GJ 3470. Intensywne promieniowanie gwiazdy ogrzewa wodór w górnych warstwach atmosfery planety, do momentu, w którym wodór ucieka w przestrzeń kosmiczną. Planeta traci wodór w tempie 100 razy szybszym niż wcześniej obserwowany Neptun, którego atmosfera także odparowuje. Źródło: NASA, ESA oraz D. Player (STScI)

Prędkość oraz odległość z jakimi planety krążą wokół swoich gwiazd może określać los każdej z nich – czy planeta pozostanie na stałe elementem danego układu planetarnego, czy też szybciej odparuje w ciemne cmentarzysko przestrzeni kosmicznej.

W swoich zmaganiach mających na celu poznanie odległych planet spoza Układu Słonecznego, astronomowie odkryli średnich rozmiarów planetę podobną do Neptuna – GJ 3470b odparowującą w tempie 100-krotnie wyższym od wcześniej odkrytej planety podobnych rozmiarów – GJ 436b.

Wyniki badań opublikowane dzisiaj w periodyku Astronomy & Astrophysics poszerzają naszą wiedzę o procesach ewolucji planet.

“To dowód na to, że planeta może utracić znaczącą część swojej masy. GH 3470b traci więcej masy niż jakakolwiek inna dotąd obserwowana planeta, w ciągu kilku następnych miliardów lat może zniknąć nawet połowa planety” mówi David Sing, profesor z Johns Hopkins University oraz autor opracowania.

Badania przeprowadzono w ramach programu Panchromatic Comparative Exoplanet Treasury (PanCET) realizowanego przez Singa, a którego celem jest mierzenie atmosfer 20 egzoplanet w pasmie ultrafioletowym, optycznym i podczerwonym. PanCET to największy program obserwacji egzoplanet realizowany za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a.

Jedną z kwestii interesujących astronomów jest to jak planety tracą swoją masę poprzez odparowywanie. Planety takie jak superziemie czy gorące jowisze krążą blisko swoich gwiazd, a tym samym są gorętsze, przez co zewnętrzne warstwy ich atmosfer wywiewane są w przestrzeń kosmiczną.

Grafika przedstawia rozmiary oraz odległości planet od ich gwiazd macierzystych. Każda kropka to osobna egzoplaneta. Planety rozmiarów Jowisza (znajdujące się na górze) oraz planety rozmiarów Ziemi oraz tak zwane superziemie (na dole) znajduje się zarówno blisko jak i daleko od gwiazd macierzystych. Ale planety rozmiarów Neptuna (w środku) rzadko kiedy odkrywa się blisko gwiazd. Ten obszar to tak zwana pustynia gorących Neptunów. Źródło: NASA, ESA oraz E. Feild (STScI)

Podczas gdy większych egzoplanet rozmiarów Jowisza oraz mniejszych rozmiarów Ziemi jest mnóstwo, średnich rozmiarów planety (średnio cztery razy większe od Ziemi) podobne do Neptuna są dość rzadkie. Badacze przypuszczają, że te Neptuny odzierane są ze swoich atmosfer i z czasem stają się mniejszymi planetami. Ciężko jednak dostrzec ten proces, bowiem można je badać jedynie w zakresie ultrafioletowym, przez co  badacze ograniczeni są do obiektów oddalonych maksymalnie o 150 lat świetlnych od Ziemi, o ile po drodze nie ma pyłu międzygwiezdnego. GJ 3470b znajduje się 96 lat świetlnych od Ziemi i krąży wokół czerwonego karła w kierunku gwiazdozbioru Raka.

Kosmiczny Teleskop Hubble’a odkrył, że egzoplaneta GJ 3470b utraciła znacznie więcej masy i ma znacząco mniejszą egzosferę niż pierwsza badana planeta rozmiarów Neptuna – GJ 436b, z uwagi na swoją niższą gęstość i otrzymywanie silniejszego promieniowania o swojej gwiazdy macierzystej.

Niższa gęstość GJ 3470b sprawia, że planeta nie jest w stanie grawitacyjnie utrzymać swojej rozgrzanej atmosfery. Co więcej podczas gdy gwiazda, wokół której krąży GJ 436b ma od 4 do 8 miliardów lat, to gwiazda, wokół której krąży GJ 3470b ma jedynie dwa miliardy lat, młodsza gwiazda jest bardziej aktywna i silniejsza, a tym samym emituje więcej promieniowania rozgrzewającego atmosferę planety.

Zespół Singa szacuje, że GJ 3470b mogła już stracić 35 procent swojej całkowitej masy, a za kilka miliardów lat planeta może zupełnie stracić całą swoją gazową otoczkę.

Źródło: JHU