Ο TOI-5205b περιγράφεται ως «απαγορευμένος», επειδή αμφισβητεί τις θεωρίες για το πώς σχηματίζονται οι πλανήτες.
Becky Ferreira
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν έναν τεράστιο πλανήτη στο μέγεθος του Δία που περιστρέφεται γύρω από ένα πολύ μικρό αστέρι, συνδυασμός που περιγράφεται ως «απαγορευμένος» από έναν ερευνητή επειδή αμφισβητεί τις θεωρίες για το πώς σχηματίζονται οι πλανήτες, σύμφωνα με νέα μελέτη.
Ο εξωπλανήτης, που ανακαλύφθηκε πρόσφατα, ανήκει σε έναν εξαιρετικά σπάνιο πληθυσμό απαγορευμένων κόσμων που εγείρουν ερωτήματα σχετικά με το πώς τα μικρότερα και πιο ψυχρά αστέρια στο σύμπαν, γνωστά ως νάνοι Μ, καταφέρνουν να φιλοξενούν γίγαντες αερίων.
Οι νάνοι Μ ( Μ-dwarfs), γνωστοί και ως ερυθροί νάνοι, είναι συνήθως λιγότερο από το ήμισυ της μάζας του Ήλιου, αλλά αυτό που τους λείπει σε βάρος το αναπληρώνουν σε αφθονία και μακροζωία. Αυτοί οι ψυχροί και αχνοί νάνοι είναι μακράν ο πιο κοινός τύπος αστεριών στον Γαλαξία μας και αναμένεται να καίγονται για τρισεκατομμύρια χρόνια, τάξεις μεγέθους μεγαλύτερες από την προβλεπόμενη διάρκεια ζωής δέκα δισεκατομμυρίων ετών του Ήλιου. Έτσι οι επιστήμονες εδώ και καιρό δείχνουν ενδιαφέρον για τις ιδιότητες των M-dwarfs, συμπεριλαμβανομένης της πιθανής ικανότητάς τους να φιλοξενούν ζωή.
Τώρα, οι ερευνητές με επικεφαλής τον Shubham Kanodia, μεταδιδακτορικό ερευνητή που μελετά την πλανητική επιστήμη στο Carnegie Institute for Science, χρησιμοποίησαν τον δορυφόρο Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) της NASA για να εντοπίσουν έναν γίγαντα αερίων στο μέγεθος του Δία που ονομάζεται TOI-5205b, που είναι ένα τέταρτο του μεγέθους του αστεριού του, σηματοδοτώντας την πρώτη φορά που ένας τόσο μεγάλος κόσμος βρέθηκε γύρω από ένα τόσο μικρό αστέρι.
Μάλιστα, ο Kanodia και οι συνάδελφοί του σημείωσαν ότι ο TOI-5205b, που απέχει περίπου 280 έτη φωτός από τη Γη, «έχει μία από τις υψηλότερες αναλογίες μάζας για ερυθρούς νάνους», το οποίο «επεκτείνει τις συμβατικές θεωρίες σχηματισμού πλανητών που δεν μπορούν εύκολα να αναδημιουργήσουν τον συνθήκες που απαιτούνται για να σχηματιστούν τέτοιοι πλανήτες», σύμφωνα με πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο The Astronomical Journal.
«Η ομάδα μας ειδικεύεται στη μελέτη των M-dwarf και των πλανητών που περιφέρονται γύρω τους, και έχει κατασκευάσει μερικά από τα πρωτοποριακά όργανα για την εκτέλεση αυτών των μετρήσεων», είπε ο Kanodia μέσω email. «Ενδιαφερόμαστε ιδιαίτερα για τους γιγάντιους πλανήτες που περιφέρονται γύρω από αυτά τα αστέρια μικρής μάζας, επειδή η ανακάλυψή τους είναι μια σχετικά πρόσφατη εξέλιξη. Μέχρι πολύ πρόσφατα δεν πιστεύαμε ότι μπορούσαν να σχηματιστούν και ήταν αρκετά σπάνιοι».
«Και ενώ αυτό μπορεί να ισχύει ακόμα», πρόσθεσε, «τώρα αρχίζουμε να δημιουργούμε ένα δείγμα αρκετών από αυτούς τους πλανήτες ώστε να μπορούμε να τους κατανοήσουμε».
Μάλιστα, σε μία ανάρτηση σχετικά με την ανακάλυψη, ο Kanodia σημείωσε ότι μια χούφτα από αυτούς τους απαγορευμένους γίγαντες αερίων έχουν βρεθεί σε τροχιά γύρω από τους ερυθρούς νάνους, αν και ο TOI-5205b είναι ο πρώτος που βρέθηκε να κάνει κύκλους σε ένα αστέρι που αντιστοιχεί στο 40 τοις εκατό της ηλιακής μάζας. Αυτός ο γίγαντας αερίων είναι τόσο μεγάλος που μπλοκάρει το 7% του φωτός του αστεριού του καθώς «διέρχεται» -ο όρος για το πέρασμα πλανητών μπροστά από ένα αστέρι από την οπτική μας στη Γη- καθιστώντας το σύστημα ως «μια από τα βαθύτερες διελεύσεις επιβεβαιωμένου εξωπλανήτη που περιστρέφεται γύρω από ένα αστέρι της κύριας ακολουθίας», όπως αναφέρει η μελέτη.
«Μόνο μετά την πρώτη παρατήρηση των διελεύσεων αυτού του πλανήτη από το έδαφος χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο 3,5 μέτρων Apache Point Observatory (APO) συνειδητοποιήσαμε πόσο μεγάλο ήταν το βάθος διέλευσης – και επομένως ο πλανήτης», είπε ο Kanodia. «Η παρατήρηση του TOI-5205 εκείνη τη νύχτα ήταν της τελευταίας στιγμής, καθώς το αντικείμενο που ελπίζαμε να παρατηρήσουμε χρησιμοποιώντας το APO δεν ήταν διαθέσιμο λόγω συννεφιασμένων συνθηκών, και ως εκ τούτου στραφήκαμε σε αυτήν τη διέλευση, η οποία πήγε πολύ καλά».
Αυτό το περίεργο ζευγάρι αστέρα-πλανήτη δεν θα έπρεπε να υπάρχει, σύμφωνα με τις θεωρίες πλανητικών σχηματισμών. Οι πλανήτες σχηματίζονται συνήθως σε δίσκους αερίου και σκόνης που περιβάλλουν νεαρά αστέρια. Τεράστιοι κόσμοι όπως ο Δίας συσσωρεύουν πετρώματα από αυτούς τους δίσκους για να αιχμαλωτίσουν τα αέρια εξωτερικά στρώματα που τους κάνουν τόσο διακριτούς. Δεν είναι ακόμα σαφές πώς μικρά συστήματα, όπως το TOI-5205, είναι σε θέση να παράγουν αρκετό υλικό ώστε να δημιουργήσουν γίγαντες αερίου εντός της μικρής διάρκειας ζωής ενός δίσκου M-dwarf.
«Αυτό που το κάνει ενδιαφέρον δεν είναι μόνο το γεγονός ότι η αναλογία μάζας είναι τόσο μεγάλη, αλλά ότι η πρόκληση σχηματισμού πλανητών ενισχύεται περαιτέρω από τη μικρή μάζα του ξενιστή αστέρα», εξήγησε ο Kanodia. «Αυτό υποδηλώνει ότι θα χρειαστεί περισσότερος χρόνος για να σχηματιστεί ο βραχώδης πυρήνας για έναν τέτοιο πλανήτη, κάτι που κάνει τα πράγματα ακόμα πιο δύσκολα».
«Αυτά τα αντικείμενα είναι απίθανα ή απαγορευμένα και αναμένεται να είναι πολύ σπάνια για τους λόγους που περιγράφονται παραπάνω», πρόσθεσε. «Απλώς δεν υπάρχει αρκετό υλικό στους αρχέγονους δίσκους για να τους σχηματίσουν έγκαιρα οι ερυθροί νάνοι (ή τουλάχιστον αυτό πιστεύαμε παλιά).»
Ωστόσο, ο Kanodia και οι συνεργάτες του ελπίζουν ότι οι παράξενες ιδιότητες του TOI-5205b θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην επίλυση αυτού του γρίφου. Επειδή ο γίγαντας αερίων μπλοκάρει τόσο μεγάλο μέρος του φωτός του αστεριού του, είναι δυνατόν να εξεταστούν προσεκτικά οι ιδιότητες της ατμόσφαιράς του καθώς διέρχεται.
«Το μεγάλο βάθος διέλευσης καθιστά τον TOI-5205b δελεαστικό στόχο για την ανίχνευση των ατμοσφαιρικών του ιδιοτήτων, ως μέσο εντοπισμού των πιθανών τρόπων σχηματισμού», σημείωσε η ομάδα στη μελέτη, και συμπλήρωσε πως «είναι επίσης ένα αντικείμενο εύκολα προσβάσιμο με το James Webb Space Telescope (JWST)», αναφερόμενος στο πιο ισχυρό διαστημικό παρατηρητήριο που εκτοξεύτηκε ποτέ.
Η ανακάλυψη του TOI-5205b μπορεί να βοηθήσει στην εξήγηση των αινιγματικών διεργασιών που δημιουργούν αυτά τα μεγάλα πλανητικά ψάρια σε μικρές αστρικές λίμνες. Προς το παρόν, είναι δελεαστικό να φανταζόμαστε τις παράξενες ιδιότητες αυτού του εξωγήινου Δία σε ένα τόσο κοντινό σύστημα, ανεξάρτητα από την ιστορία του.
