Planeta wielkości Ziemi zbudowana z litego żelaza, krążąca wokół pobliskiej gwiazdy: ScienceAlert

Nie możemy zrozumieć natury, nie rozumiejąc jej zasięgu. Jest to oczywiste w nauce o planetach egzoplanetarnych i w naszych teoriach powstawania planet. Wartości odstające i wartości odstające występujące w przyrodzie wywierają presję na nasze modele i motywują naukowców do głębszych badań.

Gliese 367b (lub Tahay) jest zdecydowanie dziwakiem. że to Planeta ultrakrótkiego okresu (USP). Który okrąża swoją gwiazdę w zaledwie 7,7 godziny.

Na liście ponad 5000 egzoplanet znajduje się około 200 innych planet, więc Gliese 367 b nie jest pod tym względem wyjątkiem. Ale jest to dziwne z innego powodu: jest to także supergęsta planeta, około dwa razy gęstsza od Ziemi.

Oznacza to, że musi to być prawie czyste żelazo.

„Można porównać GJ 367 b do planety podobnej do Ziemi, z usuniętą litosferą.”

Elisa Goffo, główna autorka, Uniwersytet w Turynie.

Astronomowie odkryli Tahay w danych TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) z 2021 r. Jednak nowe badania w Listy do dzienników astrofizycznych Poprawia masę i promień obcej planety poprzez ulepszone pomiary. Znalazłem także dwóch braci tej planety.

Wyszukiwanie to „Towarzystwo dla bardzo dużej gęstości i bardzo krótkiego okresu przebywania pod ziemią GJ 367 b: odkrycie dwóch dodatkowych planet o małych masach po 11,5 i 34 dniach.„Główną autorką jest Elisa Gofo, doktorantka na Wydziale Fizyki Uniwersytetu w Turynie.

TESS odkrył Gliese 367 b w 2021 roku, kiedy wykrył wyjątkowo słaby sygnał tranzytowy od czerwonego karła zwanego Gliss 367. Sygnał mieścił się w zasięgu wykrywalności TESS, więc astronomowie wiedzieli, że jest mały, jak Ziemia.

W ramach działań zaplanowanych na rok 2021 naukowcy wykorzystali spektrometr HARPS (High Speed ​​​​Planet Researcher Spectrometer) Europejskiego Obserwatorium Południowego do określenia masy i gęstości G 367 b.

Doszli do wniosku, że promień planety wynosi 72% średnicy Ziemi, a jej masa stanowi 55% masy Ziemi. Oznacza to, że jest to prawdopodobnie planeta żelazna, będąca pozostałością jądra znacznie większej planety.

Przejdźmy szybko do chwili obecnej i nowych badań przeprowadzonych przez Goffo i jej współpracowników.

Do pomiaru mniejszej planety wykorzystali także HARPS. Tym razem wykorzystali 371 obserwacji HARPS G 367 b. Wyniki te pokazują, że planeta jest gęstsza niż w badaniu przeprowadzonym w 2021 r. Zamiast masy Ziemi wynoszącej 55% masy Ziemi, nowe badania pokazują, że masa planety stanowi 63% masy Ziemi. Jego promień również spadł z 72% promienia Ziemi do 70% promienia Ziemi.

Sprowadza się to do tego, że gęstość G 367 b jest dwukrotnie większa od gęstości Ziemi.

Jak planeta stała się taka? Jest mało prawdopodobne, aby powstał w takim kształcie, w jakim jest obecnie. Zamiast tego jest to prawdopodobnie jądro planety, z którego usunięto litosferę.

„Można porównać GJ 367 b do planety podobnej do Ziemi, z usuniętą litosferą” – powiedział główny autor Jovo.

„Może to mieć ważne implikacje dla powstania GJ 367 b. Uważamy, że planeta mogła uformować się podobnie jak Ziemia, z gęstym jądrem wykonanym głównie z żelaza, otoczonym płaszczem bogatym w krzemiany”.

Musiało się wydarzyć coś niezwykłego, że mała planeta straciła swój płaszcz. „Kataklizm mógł pozbawić planetę skalistego płaszcza, pozostawiając nagie jądro” – wyjaśnił Jovo. Zderzenia między nią a innymi protoplanetami, które wciąż powstają na wczesnym etapie ich życia, mogły usunąć zewnętrzną warstwę planety.

Według Jovo inna możliwość jest taka, że ​​maleńki USP narodził się w niezwykle bogatym w żelazo regionie dysku protoplanetarnego. Wydaje się to jednak mało prawdopodobne.

Istnieje trzecia możliwość, którą po raz pierwszy rozważono, gdy astronomowie odkryli G 367 b w 2021 roku. Mogą to być pozostałości masywnego gazowego giganta, takiego jak Neptun.

Aby tak było, planeta musiała uformować się daleko od gwiazdy, a następnie migrować do niej. Znajduje się teraz tak blisko swojej gwiazdy, że intensywne promieniowanie czerwonego karła może zagotować atmosferę.

G 367 b należy do bardzo małej klasy egzoplanet zwanych planetami superMerkurego. Jego skład jest taki sam jak Merkurego, ale jest większy i gęstszy. (Chociaż jest to rzadkie, istnieje jeden system, który to robi Dwoje z nich.)

Merkury mógł spotkać taki sam los jak G 367 b. Być może kiedyś miał więcej płaszcza i skorupy, ale uderzenia je usunęły.

Ale nawet wśród superrtęci wyróżnia się G 367 b. To najbardziej intensywne USP, jakie znamy.

„Dzięki naszym precyzyjnym szacunkom masy i promienia zbadaliśmy skład i możliwą strukturę wewnętrzną GJ 367 b i odkryliśmy, że przewiduje się, że będzie ona miała żelazny rdzeń o ułamku masowym 0,91” – czytamy w nowym artykule.

Co się wydarzyło w tym systemie? Jak planeta G 367 b znalazła się w takim stanie, tak blisko swojej gwiazdy?

Naukowcy odkryli także dwie inne planety w tym układzie: G 367 c i d. Astronomowie uważają, że planety USP prawie zawsze można znaleźć w układach składających się z wielu planet, więc nowe badania to potwierdzają. TESS nie był w stanie wykryć tych planet, ponieważ nie przechodzą one przez swoją gwiazdę. Zespół odnalazł je w swoich obserwacjach HARPS, a ich obecność ogranicza możliwe scenariusze formowania się.

„Dzięki naszym szeroko zakrojonym obserwacjom za pomocą spektrometru HARPS odkryliśmy obecność dwóch dodatkowych planet o małej masie z okresami orbitalnymi 11,5 i 34 dni, zmniejszając liczbę możliwych scenariuszy, które mogły doprowadzić do powstania tak gęstej planety, ” powiedział współautor Davide Gandolfi, profesor na Uniwersytecie w Turynie.

Planety towarzyszące również krążą bliżej gwiazdy, ale mają mniejszą masę. Wywiera to presję, ale nie eliminuje, poglądu, że którykolwiek z nich powstał w środowisku bogatym w żelazo.

„Chociaż GJ 367 b mogła powstać w środowisku bogatym w żelazo, nie wykluczamy scenariusza powstawania, który obejmuje gwałtowne zdarzenia, takie jak zderzenia gigantycznych planet” – oznajmił Gandolfi w komunikacie prasowym.

Podsumowując swój artykuł, zespół zagłębia się nieco w możliwe scenariusze formacji.

W scenariuszu formowania dysk protoplanetarny wokół Gliese 367 musiał zawierać obszar bogaty w żelazo. Ale astronomowie nie wiedzą, czy istnieje tego typu region bogaty w żelazo.

„Możliwe ścieżki mogą obejmować powstawanie znacznie większej ilości materiału bogatego w żelazo, niż zwykle uważa się, że można je znaleźć w dyskach protoplanetarnych. Chociaż nie jest jasne, czy dyski o tak dużej względnej zawartości żelaza szczególnie w pobliżu wewnętrznego obrzeża (gdzie można znaleźć większość materiałów uzyskane z) istnieją” – piszą.

Właściwie osobno Studia 2020 Ich prace nad powstawaniem planet „nie udało się odtworzyć ekstremalnego wzbogacenia w żelazo potrzebnego do powstania Merkurego” – powiedział. Jeśli modele dysków nie potrafią wyjaśnić, w jaki sposób powstał bogaty w żelazo Merkury, nie będą w stanie wyjaśnić, w jaki sposób powstał G 367 b.

Zamiast tego planeta prawdopodobnie była inna w momencie powstania, a następnie z czasem przyjęła swój obecny kształt.

Stripping kolizyjny ma miejsce, gdy zewnętrzny materiał planety zostaje usunięty w wyniku jednej lub większej liczby kolizji. Ponieważ materia zewnętrzna jest mniej gęsta niż materia wewnętrzna Odrębne planetypowtarzające się zderzenia mogły zwiększyć gęstość nasypową G 367 b poprzez usunięcie lżejszego materiału.

Ale jest z tym co najmniej jeden problem: „Nasze pomiary gęstości nasypowej GJ 367 b sugerują, że odpędzanie kolizyjne powinno być niezwykle skuteczne w usuwaniu materiałów nieżelaznych z planety, jeśli jest to jedyny zachodzący proces”. On pisze. Niezwykle skuteczne, ale nie niemożliwe.

Istnieją zatem trzy możliwości: planeta powstała w środowisku bogatym w żelazo, planeta była większa i utraciła swoje zewnętrzne warstwy w wyniku zderzeń, lub planeta jest pozostałym jądrem masywnego gazowego giganta, który migrował bardzo blisko Ziemi. Jej gwiazda została pozbawiona gazowej otoczki.

Może nie musimy się na jednym skupiać.

„Oczywiście możliwe jest, że wszystkie omówione powyżej procesy przyczyniły się do powstania niemal czystej sfery żelaza, znanej jako GJ 367 b” – napisali autorzy.

Wszystko, co mamy teraz, to możliwości. System przypomina łamigłówkę, której rozwiązanie należy do astronomów. Jego niezwykłe właściwości sprawiają, że jest to wartość odstająca, a naukowcy uwielbiają wartości odstające, ponieważ motywuje ich to do głębszego kopania. Jeśli nasze obecne teorie nie są w stanie wyjaśnić tych dziwnych rzeczy, należy je ulepszyć.

„Ten wyjątkowy system wieloplanetarny, w którym znajdują się podziemie USP o bardzo dużej gęstości, jest wyjątkowym celem do dalszych badań nad scenariuszami powstawania i migracji systemów USP” – podsumowali naukowcy.

Artykuł ten został pierwotnie opublikowany przez Wszechświat dzisiaj. Przeczytać Oryginalny artykuł.