Gorąca superziemia bez atmosfery rzuca nowe światło na ewolucję planet

Astronomia znów przynosi fascynujące odkrycie, które może pomóc rozwiązać jedną z nurtujących naukowców zagadek. Międzynarodowy zespół astronomów, kierowany przez José Rodriguesa z Instituto de Astrofísica de Porto, odkrył egzoplanetę typu superziemia, która praktycznie nie posiada atmosfery. Obiekt ten może być kluczem do zrozumienia, dlaczego niektóre planety tracą swoje powłoki gazowe mimo wszelkich przesłanek wskazujących, że powinny je zachować.

Nowo odkryta planeta, oznaczona jako TOI-512b, została po raz pierwszy zauważona w 2020 roku przez sondę kosmiczną TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Urządzenie zarejestrowało charakterystyczny sygnał tranzytowy – okresowe zmniejszenie jasności gwiazdy spowodowane przejściem planety przed jej tarczą. Następnie istnienie tego ciała niebieskiego potwierdzono za pomocą instrumentu ESPRESSO zainstalowanego na Bardzo Dużym Teleskopie w Chile.

TOI-512b znajduje się w odległości około 218 lat świetlnych od Ziemi. Jej promień jest 1,54 razy większy od promienia naszej planety, a masa przewyższa ziemską 3,57-krotnie. Te parametry pozwoliły astronomom obliczyć średnią gęstość egzoplanety, która wynosi 5,62 grama na centymetr sześcienny – nieco więcej niż gęstość Ziemi wynosząca 5,52 grama na centymetr sześcienny.

José Rodríguez wyjaśnia, że gdyby świat miał rozmiary Ziemi i taką gęstość, można by uznać go za planetę całkowicie skalistą, jednak ze względu na jego większe rozmiary i masę, historia ta jest bardziej skomplikowana.

Jedną z najbardziej intrygujących cech TOI-512b jest jej orbita. Planeta okrąża swoją gwiazdę macierzystą w zaledwie 7,1 dnia, znajdując się niezwykle blisko – w odległości niespełna 10 milionów kilometrów. Dla porównania, odległość Ziemi od Słońca to około 150 milionów kilometrów. Ta bliskość sprawia, że egzoplaneta otrzymuje 112 razy więcej energii cieplnej od swojej gwiazdy niż Ziemia od Słońca.

Ekstremalne warunki termiczne wykluczają możliwość utrzymania się wody w stanie ciekłym na powierzchni TOI-512b. Oznacza to, że planeta nie znajduje się w tzw. ekosferze, czyli strefie nadającej się potencjalnie do zamieszkania. Jednak z naukowego punktu widzenia najbardziej fascynujący jest niemal całkowity brak atmosfery otaczającej ten obiekt.

Naukowcy przedstawiają dwa główne mechanizmy odpowiedzialne za utratę powłoki gazowej przez TOI-512b. Pierwszym jest intensywne promieniowanie emitowane przez gwiazdę macierzystą. Gdy planeta znajduje się najbliżej swojej gwiazdy, potężny strumień energii dosłownie zdmuchuje gazy atmosferyczne w przestrzeń kosmiczną.

Drugim czynnikiem są procesy zachodzące we wnętrzu samej planety. Mimo że w głębi TOI-512b powstają gazy, które wydostają się na powierzchnię, ekstremalne temperatury spowodowane pracą jądra planety powodują, że substancje te są natychmiast unoszone w przestrzeń kosmiczną, nie tworząc stabilnej warstwy atmosferycznej.

Zespół badawczy kierowany przez Rodriguesa sugeruje fascynującą hipotezę – TOI-512b mogła kiedyś przypominać Neptuna, gazowego olbrzyma naszego Układu Słonecznego. Z biegiem czasu planeta ta utraciła jednak znaczną część swojej gazowej powłoki, przekształcając się w gorącą superziemię, jaką obserwujemy dziś.

Proces utraty atmosfery nie jest krótkotrwały – według szacunków naukowców mógł trwać miliardy lat. Wiek TOI-512b określa się na około 8,235 miliarda lat, co czyni ją starszą od naszej planety o prawie 4 miliardy lat.

To odkrycie może mieć daleko idące implikacje dla naszego rozumienia procesów powstawania i ewolucji planet. Kierownik badań podkreśla, że choć jest to niewielki dodatek do już długiej listy znanych planet, tego typu odkrycia są niezbędne dla lepszego zrozumienia mechanizmów powstawania i ewolucji planet.