Czym są Super-Ziemie?
Super-Ziemie, o rozmiarach nawet czterokrotnie większych od naszego globu, są najczęściej spotykanymi egzoplanetami, krążącymi wokół gwiazd w innych Układach Słonecznych. Równie często spotykane są mini-Neptuny, mniejsze wersje planety z naszego najbliższego kosmicznego podwórka.
Do tej pory uważano, że super-Ziemie są skalistymi rdzeniami mini-Neptunów, których gazowe atmosfery zostały zdmuchnięte. W nowym badaniu opublikowanym w „The Astrophysical Journal”, naukowcy z Uniwersytetu McGill udowodnili, że niektóre z tych egzoplanet nigdy nie miało gazowych atmosfer, co rzuca nowe światło na ich tajemnicze pochodzenie.
Na podstawie badań potwierdzono, że około 30 do 50 procent gwiazd-gospodarzy posiada przynajmniej jedną super-Ziemię albo mini-Neptuna. Oba rodzaje, w jednym układzie słonecznym występują z podobną częstotliwością. Jednak ich pochodzenie owiane jest tajemnicą.
Jedna z teorii zakłada, że większość egzoplanet narodziła się jako mini-Neptuny, ale niektóre z nich zostały pozbawione swoich gazowych powłok przez promieniowanie z gwiazd-gospodarzy, pozostawiając jedynie skaliste jądro. Teoria ta zakłada, że w naszej galaktyce znajduje się niewiele egzoplanet o rozmiarach podobnych do Ziemi i mniejszych. Najnowsze obserwacje pokazują jednak, że może być inaczej.
Aby dowiedzieć się więcej o pochodzeniu egzoplanet, astronomowie wykorzystali symulację do zbadania ewolucji tych tajemniczych ciał niebieskich. W modelu wykorzystano obliczenia termodynamiczne oparte na tym, jak masywne są ich skaliste rdzenie, jak daleko znajdują się od swoich gwiazd-gospodarzy oraz jak gorący jest otaczający je gaz.
„W przeciwieństwie do wcześniejszych teorii, nasze badanie pokazuje, że niektórych egzoplanet nigdy nie mogły otaczać gazowe atmosfery” – mówi współautor badania Eve Lee, adiunkt na Wydziale Fizyki Uniwersytetu McGill.
Najnowsze odkrycia sugerują, że nie wszystkie super-Ziemie są pozostałościami mini-Neptunów. Egzoplanety powstały raczej w wyniku pojedynczego rozkładu skał, które narodziły się w wirującym dysku gazu i pyłu wokół gwiazd-gospodarzy.
Astronomowie uważają, że planety powstają z wirujących, wokół gwiazd, dysków gazu i pyłu. Skały większe od księżyca posiadają wystarczającą siłę grawitacji, aby przyciągnąć otaczający je gaz i utworzyć skorupę wokół swojego jądra. Z biegiem czasu ta powłoka gazu ochładza się i kurczy, tworząc przestrzeń dla większej ilości otaczającego gazu i powodując wzrost egzoplanety. Gdy cała powłoka schłodzi się do tej samej temperatury, co otaczający ją gaz mgławicowy, powłoka nie może się już kurczyć, a wzrost się zatrzymuje.
W przypadku mniejszych skalnych rdzeni, skorupa jest niewielka, więc pozostają one skalistymi egzoplanetami. Rozróżnienie między super-Ziemiami a mini-Neptunami wynika ze zdolności tych skał do wzrostu i utrzymywania skorupy gazowej.
„Nasze odkrycia pomagają wyjaśnić pochodzenie tych dwóch populacji egzoplanet i być może ich rozpowszechnienie. Potrzebne są jednak kolejne badania, by ostatecznie rozszyfrować, jak powszechne mogą być skaliste egzoplanety, takie jak Ziemia” – twierdzi Lee.
Emil Gołoś
