Astronomowie wykorzystują Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST)** do zbadania kosmicznej tajemnicy: jak powstają masywne gazowe olbrzymy i gdzie dokładnie przebiega linia między planetą a gwiazdą?
Niedawne obserwacje odległego świata znanego jako 29 Cygni b dostarczają kluczowych dowodów, które mogą zrewidować nasze rozumienie narodzin planet.
Tajemnica „nadolbrzyma” planety
Znajdująca się 133 lata świetlne od Ziemi 29 Cygni b to masywny gazowy olbrzym o masie około 15 razy większej od Jowisza. Ze względu na swoje kolosalne rozmiary planeta ta znajduje się na skrzyżowaniu teorii naukowych. Tradycyjnie astronomowie dzielą procesy powstawania planet na dwie metody:
- Tworzenie od dołu: Małe grudki skał i lodu stopniowo zderzają się i łączą, tworząc planetę. W ten sposób powstała większość planet w naszym Układzie Słonecznym.
- Tworzenie od góry do dołu: Gęste skupiska gazu i pyłu zapadają się pod wpływem własnej grawitacji – w tym samym procesie, w którym powstają gwiazdy.
Wyzwaniem dla naukowców jest to, że proces oddolny trudno wyjaśnić, w jaki sposób planeta może urosnąć do takiej skali, podczas gdy proces odgórny zwykle dotyczy znacznie większych ciał niebieskich. 29 Cygni b wymyka się łatwej klasyfikacji.
Dowody oddolnego pochodzenia
Choć ogromna masa planety sugeruje, że mogła uformować się jak gwiazda (od góry do dołu), jej charakterystyka orbitalna sugeruje coś innego. 29 Cygni b okrąża swoją gwiazdę macierzystą w odległości około 3 miliardów kilometrów — porównywalnej z odległością Urana w naszym Układzie Słonecznym. Ta szeroka orbita jest charakterystyczną cechą metody oddolnej.
Korzystając z kamery bliskiej podczerwieni (NIRCam)** firmy JWST, badacze znaleźli dwa kluczowe dowody potwierdzające tę teorię:
- Atmosfera metaliczna: analizując sposób, w jaki dwutlenek i tlenek węgla pochłaniają światło, astronomowie zmierzyli ilość „metali” (pierwiastków cięższych od helu) w atmosferze planety. Odkryli, że 29 Cygni b jest 150 razy bogatsza w metale niż Ziemia i znacznie bogatsza w nie niż jej gwiazda macierzysta. Sugeruje to, że planeta rosła poprzez „chciwe” pochłanianie bogatych w metal grudek materiału z otaczającego dysku protoplanetarnego.
- Wyrównanie orbit: Zespół odkrył, że orbita planety odpowiada rotacji jej gwiazdy macierzystej. To ustawienie silnie sugeruje, że planeta uformowała się wewnątrz dysku protoplanetarnego – wirującego pierścienia pyłu i gazu wokół młodej gwiazdy – a nie w wyniku niezależnego zapadnięcia się oddzielnego obłoku.
Dlaczego to jest ważne?
Odkrycie to jest znaczące, ponieważ wskazuje, że podejście oddolne ma znacznie większą skuteczność, niż wcześniej sądzono. Jeśli planeta będzie w stanie zgromadzić na swoim dysku wystarczającą ilość ciężkiego materiału, może potencjalnie osiągnąć rozmiary nadolbrzyma bez przechodzenia przez proces bezpośredniego zapadania się grawitacyjnego typowy dla gwiazd.
Zespół badawczy jest obecnie zaangażowany w większy program obrazowania czterech takich egzoplanet. Wszystkie te światy są stosunkowo młode, gorące i mają masy w zakresie od 1 do 15 mas Jowisza.
Badając te światy „pośrednie”, naukowcy mają nadzieję w końcu ustalić, czy najbardziej masywne planety w Drodze Mlecznej rodzą się jak gwiazdy, czy też są po prostu znacznie większymi wersjami planet, które widzimy w naszym własnym kosmicznym środowisku.
Wniosek
Odkrycia dokonane przez 29 Cygni b sugerują, że masywne gazowe olbrzymy mogą powstawać w wyniku stopniowej akumulacji materiału bogatego w metale w dysku protoplanetarnym. Odkrycie to staje się ważnym ogniwem w zrozumieniu złożonego zakresu procesów narodzin ciał niebieskich.
