Egzoplaneta WASP-107 b to jedna z najrzadszych egzoplanet, jakie kiedykolwiek odkryto. Nie, nie, nie unikalnych, ale najrzadszych — przeciwieństwo najgęstszych. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba właśnie zabrał się za wyjaśnienie jej zaskakująco niskiej gęstości.
Wszystko wskazuje na to, że do powstania rozdętej planety wcale nie trzeba żadnych wyrafinowanych i skomplikowanych teorii ewolucji planet. Dane obserwacyjne z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba wskazują, że po prostu wyjątkowo niska zawartość metanu może odpowiadać za niską gęstość tej planety. W jaki sposób? Co ma piernik do wiatraka?
Naukowcy z Arizona State University wskazują, że do stworzenia takiej planety wystarczy typowa planeta przypominająca Neptuna, składająca się z dużej ilości skał i mniejszej ilości gazu, a następnie zwiększyć w jej otoczeniu temperaturę. W ten sposób powstanie planeta taka, jak ta.
Opisywana tutaj WASP-107 b została odkryta w 2017 roku jakieś 200 lat świetlnych od Ziemi w kierunku gwiazdozbioru Panny. Planeta przyciągnęła uwagę naukowców głównie tym, że ma rozmiary Jowisza, ale masę równą zaledwie 12 proc. masy Jowisza, czyli jakieś 30 mas Ziemi. Dla porównania Jowisz ma masę 318 mas Ziemi. Mamy tutaj zatem do czynienia z planetą o gęstości pianki podgrzanej w mikrofali.
Pierwsze obserwacje planety sprawiły, że naukowcy uznali, że jest to planeta zawierająca małe, skaliste jądro i rozległą otoczkę z gazowego wodoru i helu. Problemem jednak okazało się ustalenie wyjaśnienia dla rozmiarów całej planety. Owszem, planeta okrąża swoją gwiazdę w odległości zaledwie 1/7 odległości Słońce-Merkury, ale wciąż nie otrzymuje ona wystarczająco dużo energii, aby aż tak się rozdąć. Odwrotna opcja, w której planeta ma duże jądro, a cienką atmosferę, też niczego nie wyjaśniała. W tym przypadku wraz ze schładzaniem się planety kurczyłaby się i atmosfera i planeta także nie mogłaby być aż tak duża.
Jest jednak inne wyjaśnienie. Odkrył je zespół Hubble’a i Jamesa Webba
Naukowcy obserwujący planetę za pomocą flagowych teleskopów kosmicznych ustalili, że ilość metanu w atmosferze planety jest tysiąckrotnie niższa, niż wszyscy się tego spodziewali. Ponieważ metan jest niestabilny w wysokich temperaturach, astronomowie uznali, że mała jego ilość jest dowodem na to, że gaz z głębszych warstw planety intensywnie miesza się z chłodniejszymi warstwami wyżej. To z kolei oznacza, że wnętrze planety musi być znacznie gorętsze, niż się dotychczas wydawało.
Naukowcy twierdzą, że dodatkowe ciepło prawdopodobnie wynika z faktu, że WASP-107 b okrąża swoją gwiazdę macierzystą raz na 5,7 dnia i to jeszcze po eliptycznej orbicie. Ciągłe przyciąganie grawitacyjne gwiazdy na WASP-107 b, której odległość od gwiazdy stale się zmienia, rozciągając i kurcząc planetę, skutecznie rozgrzewa jej wnętrze. Na Ziemi podobna siła wywierana przez Księżyc powoduje przypływy i odpływy.
Gorące jądro planety w połączeniu z ogrzewaniem pływowym emitowanym przez jej gwiazdę zmienia także skład chemiczny gazów w głębi planety. Badacze zakładają, że to ciepło powoduje zmianę składu chemicznego gazów, w szczególności niszczenie metanu i wytwarzanie zwiększonych ilości dwutlenku i tlenku węgla.
W 2020 roku zespół astronomów odkrył hel w atmosferze WASP-107 b. Był to pierwszy przypadek odkrycia tego gazu na jakiejkolwiek egzoplanecie. Pierwiastek, który został wstępnie dostrzeżony na Ziemi w 2018 roku, a jego istnienie zostało potwierdzone dwa lata później, był widziany rozciągający się daleko w przestrzeń kosmiczną w postaci cienkiej chmury. Astronomowie twierdzą, że ponieważ atmosfera tej planety jest tak bardzo rozległa, promieniowanie ultrafioletowe gwiazdy WASP-107 powoli pozbawia planetę jej atmosfery w tempie od 0,1% do 4% masy atmosfery na miliard lat, co skutkuje powstaniem swoistego ogona kometarnego.
Dzięki wyjątkowo puszystej naturze planety astronomowie mogą zajrzeć w jej atmosferę około 50 razy głębiej niż w przypadku świata takiego jak Jowisz.
Źródło: 1