Wodne światy mogą być równie powszechne, jak planety skaliste

Badania przeprowadzone przez zespół astronomów wykazały istnienie egzoplanet z wodą i skałami krążących wokół karłów typu M, które są najbardziej rozpowszechnione w Galaktyce.

Wizja artystyczna dziwnego krajobrazu wodnego świata.
Źródło: Pilar Montañés - @pilar.monro.

Szczegółowa analiza mas i promieni wszystkich 43 znanych egzoplanet krążących wokół karłów typu M, które stanowią 80% gwiazd w Drodze Mlecznej, doprowadziła do zaskakującego odkrycia, w całości kierowanego przez badaczy Rafaela Luque, z Uniwersytetu w Chicago i Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) oraz Enrica Pallé z IAC i Uniwersytetu La Laguna (ULL).

Odkryliśmy pierwszy eksperymentalny dowód na to, że istnieje populacja wodnych światów, które w rzeczywistości są niemal tak liczne, jak planety podobne do Ziemi – wyjaśnia Luque. Badanie wykazało, że znacznie więcej planet niż wcześniej sądzono może posiadać duże ilości wody, która może osiągać nawet 50% całkowitej masy planety.

Kiedy naukowcy przeanalizowali próbkę, odkryli coś nieoczekiwanego: gęstości dużego odsetka planet sugerowały, że są one zbyt lekkie w stosunku do swoich rozmiarów, aby mogły być uformowane w całości ze skał. Z tego powodu uważają, że planety muszą być uformowane w połowie ze skał i w połowie z wody, lub innych lżejszych cząsteczek. Odkryliśmy, że to gęstość, a nie jej promień, jak wcześniej sądzono, oddziela suche planety od mokrych – wyjaśnia Luque.

Planety te krążą jednak tak blisko swoich gwiazd, że jakakolwiek woda na ich powierzchni powinna istnieć w nadkrytycznej fazie gazowej, co zwiększyłoby ich rozmiary. Naukowcy uważają więc, że w tej populacji woda jest prawdopodobnie związana ze skałą lub w zamkniętych objętościach pod powierzchnią, a nie płynie jak w oceanach czy rzekach. Te warunki byłyby podobne do tych na satelicie Jowisza – Europie, ale bardzo różne od tego, co występuje na naszej własnej planecie. Ziemia jest suchą planetą, mimo że jej powierzchnia jest w większości pokryta wodą, co nadaje jej bardzo mokry wygląd. Woda na Ziemi stanowi zaledwie 0,02% jej całkowitej masy, podczas gdy w tych wodnych światach jest to 50% masy planety – zauważa Pallé.

Dzięki temu odkryciu po raz pierwszy potwierdzono istnienie nowego typu egzoplanet. Odkryliśmy, że małe planety krążące wokół tego typu gwiazd można podzielić na trzy różne rodziny: skaliste planety bardzo podobne do Ziemi, planety o połowie masy składającej się z wody, które nazywamy wodnymi światami, oraz mini-Neptuny z rozszerzonymi atmosferami z wodoru i/lub helu – opisuje Pallé.

Odkrycie to zaprzecza szeroko rozpowszechnionemu poglądowi, że światy te są albo bardzo suche i skaliste, albo mają bardzo rozległą i cieniutką atmosferę wodoru i/lub helu. Wręcz przeciwnie, badanie to sugeruje, że w przeciwieństwie do planet skalistych, te bogate w wodę światy uformowały się poza tzw. „linią śniegu”, czyli wystarczająco daleko od gwiazdy, że temperatura była na tyle niska, że wszystkie lekkie związki, takie jak woda, zestaliły się i utworzyły ziarna stałego lodu, a następnie migrowały bliżej gwiazdy. Rozkład rozmiarów i gęstości egzoplanet jest konsekwencją powstawania planet w różnych odległościach od gwiazdy, a nie obecność lub brak atmosfery – komentuje Pallé.

Nowatorska analiza i obiecująca przyszłość
Tak jak obserwacja populacji całego miasta może ujawnić tendencje, które trudno dostrzec na poziomie indywidualnym, tak badanie populacji planet pomogło naukowcom zidentyfikować nieznane dotąd wzorce. Ze względu na niepewność w masach i promieniach z naszych pomiarów, pojedyncza planeta mogła czasem pasować do więcej niż jednej kategorii. To właśnie wtedy, gdy obserwujemy populację planet, tak jak zrobiliśmy to tutaj, możemy wydobyć wzorce wyraźnych, różnych kompozycji – wyjaśnia Luque.

Zdaniem naukowców, kolejne kroki, jakie należy podjąć, to poznanie wewnętrznej struktury wodnych światów, czyli ustalenie, gdzie woda jest przechowywana, oraz czy planety te mogą mieć niewielką atmosferę wykrywalnej pary wodnej w stanie nadkrytycznym. Tylko planety w strefach nadających się do zamieszkania wokół gwiazd typu M mogą być zbadane pod względem atmosfery przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) i przyszłe niezwykle duże teleskopy naziemne – wyjaśnia Pallé.

Fundamentalne znaczenie ma również zrozumienie, czy nasze odkrycie dotyczy również populacji małych planet krążących wokół innych typów gwiazd – podkreśla Luque. Trudniej jest zmierzyć dokładne masy małych planet wokół większych gwiazd, ale dane te powinny być wkrótce dostępne przy użyciu najnowszej generacji ultrastabilnych spektrografów – zaznacza.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Ujawniono ogólną strukturę gwiazdy neutronowej

Teleskop Webba wykonał swoje pierwsze zdjęcie egzoplanety