Odkrycie nowego rodzaju egzoplanety
TOI-3261 b to planeta rozmiarów Neptuna, której gorący, niezwykle bliski orbicie macierzystej gwiazdy taniec wprawia w zachwyt naukowców. Egzoplaneta ta, należąca do rzadkiej kategorii tzw. „gorących Neptunów”, jest dopiero czwartym znanym obiektem tego rodzaju. Jej unikalne właściwości mogą dostarczyć cennych wskazówek na temat procesu formowania takich planet i ewolucji ich atmosfery.
Za odkryciem stoi międzynarodowy zespół naukowców, który wykorzystał teleskop kosmiczny NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Następnie przeprowadzono dodatkowe obserwacje, korzystając z teleskopów naziemnych w Australii, Chile i RPA. Dzięki tym badaniom określono, że TOI-3261 b znajduje się w tzw. „pustyni gorących Neptunów”. Określenie to odnosi się do niezwykle rzadkiego występowania planet tej klasy – krajobrazu niemal pozbawionego członków, co przypomina pustynię. TOI-3261 b jest porównywalna wielkością i składem do naszego Neptuna, ale jej orbita przebiega wyjątkowo blisko gwiazdy. W przypadku tej egzoplanety pełny obieg wokół gwiazdy trwa zaledwie 21 godzin!
Dlaczego „gorące Neptuny” są tak rzadkie?
TOI-3261 b stanowi doskonały przypadek testowy dla nowych modeli komputerowych, które badają procesy formowania planet. Jednym z powodów, dla których „gorące Neptuny” są tak rzadkie, jest trudność w utrzymaniu gęstej, gazowej atmosfery w tak bliskiej odległości od gwiazdy. Gwiazdy, jako masywne obiekty, wywierają potężną siłę grawitacyjną, co może prowadzić do „zrywania” warstw gazowych otaczających planetę. Dodatkowo, ogromna energia emitowana przez gwiazdę dosłownie wydmuchuje atmosferę planety. Naukowcy sugerują, że gorące Neptuny, takie jak TOI-3261 b, mogły pierwotnie być znacznie większe – przypominały Jowisza – ale z czasem utraciły znaczną część swojej masy.
Poprzez modelowanie różnych scenariuszy początkowych i rozwojowych zespół naukowy oszacował wiek systemu na około 6,5 miliarda lat. Z badań wynika, że TOI-3261 b mogła pierwotnie znajdować się dalej od swojej gwiazdy, co pozwoliło jej zachować atmosferę przez dłuższy czas. W miarę zbliżania się do gwiazdy planeta doświadczyła dwóch głównych procesów utraty masy: fotoewaporacji, w której energia gwiazdy powoduje rozproszenie cząsteczek gazu, oraz zrywania pływowego, w którym grawitacja gwiazdy usuwa warstwy atmosfery.
Zagadkowe składniki atmosfery
Jednym z najbardziej intrygujących elementów TOI-3261 b jest jej pozostała atmosfera, która może dostarczyć kluczowych informacji na temat procesów fizycznych, które zachodzą na takich planetach. Obecne dane sugerują, że planeta jest około dwukrotnie gęstsza od Neptuna. Wskazuje to, że lżejsze składniki atmosfery zostały z czasem „zdmuchnięte”, pozostawiając po sobie cięższe elementy. Na obecnym etapie badań trudno dokładnie określić pierwotny skład atmosfery tej egzoplanety, jednak analiza w świetle podczerwonym, np. przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, może rzucić na to światło. Tego typu obserwacje pozwolą na identyfikację molekuł tworzących atmosferę, co przybliży nas do zrozumienia historii TOI-3261 b i innych planet tego rodzaju.
Klub elitarnych „gorących Neptunów”
TOI-3261 b dołącza do wąskiego grona znanych ultra-krótkookresowych gorących Neptunów. Pierwsza planeta tego rodzaju, LTT-9779 b, została odkryta w 2020 roku. Kolejne, TOI-849 b i TOI-332 b, również odkryte dzięki misji TESS, uzupełniły listę tych unikalnych obiektów. Zarówno LTT-9779 b, jak i TOI-849 b są już w kolejce do obserwacji w podczerwieni za pomocą Teleskopu Jamesa Webba, co może rzucić nowe światło na ich atmosfery w nadchodzących latach.
Odkrycie TOI-3261 b podkreśla, jak wielowymiarowe i zróżnicowane są procesy formowania planet. Misja TESS, w połączeniu z przyszłymi badaniami w podczerwieni i modelowaniem komputerowym, obiecuje dalsze przełomy w badaniach egzoplanet. TOI-3261 b to jedna z tych planet, które oferują wyjątkową okazję do odkrycia sekretów kosmosu i lepszego zrozumienia mechanizmów rządzących formowaniem planet wokół gwiazd.
