Nowe dowody na możliwe kolizje planet olbrzymów
Międzynarodowy zespół odkrył planetę wielkości Neptuna, której skład może być wynikiem zderzeń olbrzymich planet.
Symulacja zderzenia planet olbrzymich. Źródło: Jingyao Dou
Masa TOI-1853b jest prawie dwukrotnie większa niż jakiejkolwiek innej znanej planety o podobnych rozmiarach, co sugeruje, że jest to nietypowa egzoplaneta. Dodatkowo, jej niezwykle wysoka gęstość wskazuje, że składa się głównie z materiału skalnego, co jest zaskakujące, biorąc pod uwagę jej rozmiar.
W badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature 30 sierpnia 2023 roku, naukowcy pod kierownictwem Luki Naponiello z Uniwersytetu Rzymskiego Tor Vergeta sugerują, że nietypowa budowa egzoplanety TOI-1853b może być wynikiem zderzenia planet. Te kolizje olbrzymów mogłyby usunąć znaczną część atmosfery i wody, pozostawiając za sobą skalistą strukturę.
Dr Phil Carter, starszy pracownik naukowy i współautor z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Bristolu, wyjaśnia: Posiadamy mocne dowody na występowanie wysokoenergetycznych zderzeń między ciałami planetarnymi w naszym Układzie Słonecznym, takie jak powstanie Księżyca Ziemi, jak również istnieje dobre potwierdzenie tego zjawiska z niewielkiej liczby egzoplanet.
Wiemy, że istnieje ogromna różnorodność planet w układach egzoplanetarnych; wiele z nich nie ma odpowiednika w naszym Układzie Słonecznym, ale często mają masę i skład pomiędzy planetami skalistymi a lodowymi olbrzymami.
Naszym wkładem w badanie było modelowanie kolizji skrajnie olbrzymich planet, które potencjalnie mogłyby skutkować usunięciem lżejszej atmosfery oraz wody/lodu z pierwotnej, większej planety, w celu uzyskania obserwowanej ekstremalnej gęstości.
Na podstawie naszych badań ustaliliśmy, że początkowe ciało planetarne najprawdopodobniej było bogate w wodę i doznało skrajnie silnego uderzenia olbrzyma z prędkością przekraczającą 75 km/s, aby stworzyć TOI-1853b w obserwowanej przez nas postaci.
Odkrycie tej planety dostarcza nowych dowodów na powszechność zderzeń olbrzymów w procesie formowania się planet w całej galaktyce. Jest to istotne odkrycie, które pomaga połączyć teorie dotyczące powstawania planet oparte na naszym Układzie Słonecznym z formowaniem się egzoplanet. Odkrycie TOI-1853b, tej niezwykle ekstremalnej planety, umożliwia nam zdobycie nowych spostrzeżeń na temat powstawania i ewolucji układów planetarnych.
Student studiów podyplomowych i współautor pracy, Jingyao Dou, powiedział: Ta planeta jest bardzo zaskakująca! Zazwyczaj oczekujemy, że planety formujące się z tak dużą ilością skał przekształcą się w gazowe olbrzymy, podobne do Jowisza, które mają gęstość zbliżoną do gęstości wody.
TOI-1853b ma rozmiar porównywalny do Neptuna, ale posiada gęstość większą niż stal. Nasze badania pokazują, że taka sytuacja jest możliwa, jeśli planeta doświadczyła niezwykle energetycznych zderzeń międzyplanetarnych w trakcie swojego formowania się.
W wyniku tych kolizji, część jej lżejszej atmosfery oraz wody została usunięta, pozostawiając planetę o bogatym składzie skalnym i wysokiej gęstości.
Obecnie zespół naukowców planuje przeprowadzenie szczegółowych obserwacji TOI-1853b, mających na celu wykrycie ewentualnych pozostałości atmosfery oraz badanie jej składu chemicznego.
Podsumowując, profesor nadzwyczajny i współautorka pracy, dr Zoë Leinhardt, zauważyła, że: badanie takich ekstremalnych zderzeń planet olbrzymów nie było wcześniej w centrum zainteresowania, ponieważ nie były one oczekiwane. Przed nami wiele pracy, aby udoskonalić modele materii, na których opierają się nasze symulacje, oraz poszerzyć zakres modelowanych ekstremalnych zderzeń planet olbrzymów.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
