Pillecukor sűrűségű óriás exobolygót vizsgáltak meg részletesen a James Webb-űrtávcsővel

2667

A WASP–107b egy különleges exobolygó, aminek rendkívüli tulajdonságai eleinte megkérdőjelezni látszottak a bolygókeletkezési és -fejlődési elméleteket. A gázóriás meleg, de nem forró légköre egy rendkívüli mértékben felfúvódott bolygót ölel körül, aminek az átlagsűrűsége a pillecukoréval vetekszik. A légkörnek ráadásul a kémiai összetétele is különleges.

A WASP–107b-t a Hubble-űrtávcsővel már korábban is megfigyelték. Ezeket a méréseket most a James Webb-űrtávcső adataival egészítették ki a csillagászok. A megfigyelések meglepően kevés metánt (CH4) mutattak ki a légkörben. Ilyen csekély metánhányad érzékeléséhez a Webb rendkívüli teljesítményére volt szükség. A mérést a központi csillagnak a bolygó légkörén átszűrődő fényét megfigyelve, az áteresztési spektroszkópia módszerével végezték el a szakemberek.

Fantáziarajz a WASP–107b jelű meleg neptunusz-szerű gázóriásról. A bolygó átlagsűrűsége a pillecukoréval vetekszik, amit egyéb megfigyelt tulajdonságaival együtt korábban nem tudtak megmagyarázni a csillagászok. A James Webb-űrtávcső friss mérései segítségével azonban sikerült feltárni a rejtélyt, miszerint a légkört a központi csillag árapályhője fűtheti alulról, emiatt fúvódott fel rendkívüli mértékben a gázburok. Forrás: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI).

A légkör metánhiánya és általános összetétele arra utal, hogy az exobolygó belseje jóval forróbb, a magja pedig sokkal nagyobb tömegű a korábban becsültnél. A meglepően magas belső hőmérséklet a bolygó kissé lapult pályája miatti árapályfűtés eredménye lehet. Ez megmagyarázza a külső rétegek felfúvódását anélkül, hogy összeütközésbe kerülne a bolygókeletkezési elméletekkel. Ráadásul a WASP–107b nincs egyedül ezekkel a különleges tulajdonságaival. A James Webb kiemelkedő képességeinek hála, úgy tűnik, hogy a kutatóknak a meglévő elméletek keretein belül is sikerül megmagyarázniuk további több tucat ismert, hasonlóan felfúvódott exobolygó kirívó tulajdonságait.

A WASP–107b térfogata majdnem háromnegyede a Jupiterének, miközben tömege kevesebb mint tizede Naprendszerünk óriásának. Így a meleg Neptunuszok közé sorolható, ám azoknak is az egyik legkisebb sűrűségű tagja. Noha a felfúvódott exobolygók egyáltalán nem ritkák, többségük jóval forróbb és nagyobb tömegű, mint a WASP–107b, amit könnyebben meg tudtak magyarázni az asztrofizikusok.

A csillagászok a WASP–107b sugara, tömege, kora és feltételezett belső hőmérséklete alapján korábban úgy képzelték, hogy a bolygónak egy kicsiny kőzet magja kell legyen, amit egy hatalmas kiterjedésű hidrogén- és héliumburok vesz körül. Ám azt nem értették a szakemberek, hogy keletkezése során miként gyűjthetett össze egy ennyire kicsiny bolygókezdemény ilyen sok gázanyagot anélkül, hogy egy valódi jupiter-szerű óriássá fejlődött volna. Ha viszont a WASP–107b magja nagyobb a korábbi számításoknál, akkor a hűlése során a gázburoknak össze kellett volna zsugorodnia. Külső hőforrás hiányában a bolygónak sokkal kisebbnek kellene lennie.

Noha a WASP–107b mindössze 8 millió km-re, vagyis a Nap–Merkúr távolságnak csupán egyhetedére kering központi csillagától, a külső besugárzás nem biztosít akkora hőmennyiséget, ami indokolná a megfigyelt mértékű felfúvódást. A hiányzó hőmennyiségnek tehát más forrásból kell származnia. Ez a forrás az új elképzelés szerint a központi csillagnak a bolygó magjára ható gravitációja lehet. A szoros közelség miatt a csillag árapályerői eltorzítják a bolygó kőzetmagjának alakját, és a lapult pálya miatt ezek a torzulások a mindössze 5,7 napos keringés során dinamikusan változnak. Az ebből eredő súrlódási hő alulról fűti a WASP–107b légkörét.

A metán magasabb hőmérsékleteken elbomlik. A légkör alacsony metántartalma arra utal, hogy a mélyebb rétegek jóval forróbbak, és erős konvektív keveredés zajlik a mélyben.

A James Webb-űrtávcső kiváló érzékenységének köszönhetően jónéhány további vegyület és kémiai elem gyakoriságát is meg tudták mérni a szakemberek a WASP–107b légkörében, és minden arra utal, hogy a bolygó magja nagyobb, mint korábban számították. Ezzel egy újabb kozmikus rejtéllyel kevesebb vár magyarázatra.

Forrás: WebbTelescope.org

Hozzászólás

hozzászólás