Sciencemag.cz
Doporučujeme
Exoplaneta velikosti Jupiteru WASP-69b ve vzdálenosti 163 světelných let od Země nabízí astrofyzikům pohled do dynamických procesů, které formují planety v celé galaxii. Hvězda, kolem které WASP-69b obíhá, totiž zbavuje planetu atmosféry. Unikající plyny jsou pak hvězdou tvarovány do rozsáhlého, kometám podobného ohonu o délce nejméně 350 000 kilometrů.
Nejčastěji detekované exoplanety jsou však větší než Země, menší než Neptun a obíhají kolem svých hvězd blíže než Merkur kolem našeho Slunce. Tyto exoplanety obvykle spadají buď mezi superzemě, nebo mezi subneptuny. Super-Země mají poloměr až o 50 % větší než Země, zatímco subneeptuny mají obvykle poloměr dvakrát až čtyřikrát větší než Země. Mezi těmito dvěma rozsahy poloměrů je mezera (radius gap). Vedle toho existuje ještě jedna mezera (hot Neptune desert): planety velikosti Neptunu, které dokončí oběh kolem své hvězdy za méně než čtyři dny, jsou mimořádně vzácné. Nějaké základní astrofyzikální procesy tedy zřejmě musejí bránit vzniku takových planet nebo jejich přežití.
Při vzniku hvězdy se kolem ní vytvoří velký disk prachu a plynu, v němž mohou vznikat planety. Jak mladé planety nabývají na hmotnosti, mohou se u nich nahromadit i masivní plynné atmosféry. Jakmile však hvězda dospěje, začne vyzařovat velké množství energie ve formě ultrafialového a rentgenového záření, které atmosféry planet zničí. Některé planety však tomuto procesu odolávají. Hmotnější planety mají silnější gravitaci, která jim pomáhá si původní atmosféru udržet. Vzdálenější planety tolik zasažené zářením hvězdy nejsou.
Možná je tedy značná část superzemě ve skutečnosti kamennými jádry planet, které byly zcela zbaveny atmosféry, zatímco subneptuny byly dostatečně hmotné na to, aby si zachovaly nadýchanou atmosféru. Pokud jde o „horkou neptunskou poušť“, většina planet velikosti Neptunu prostě není dostatečně hmotná na to, aby odolala síle své hvězdy likvidující atmosféru – alespoň pokud obíhá příliš blízko. Subneptun obíhající kolem své hvězdy za čtyři dny nebo méně dny tedy rychle ztratí celou svou atmosféru a zůstane něj jen holé skalnaté jádro. A my ji tedy zařadíme do kolonky „superzemě“.
WASP-69b umožňuje ověřit tento teoretický rámec. Je o 10 % větší než Jupiter co do poloměru, ale hmotností se blíží mnohem lehčímu Saturnu – není příliš hustá (asi jako korek) a má jen asi 30 % hmotnosti Jupiteru. Tato nízká hustota bude důsledkem velmi těsné 3,8denní oběžné dráhy kolem své hvězdy. Protože se planeta tak blízko hvězdy, přijímá obrovské množství energie, která způsobuje její zahřívání. Jak se plyn zahřívá, rozpíná se a část začne nadobro unikat z gravitace planety. Z exoplanety WASP-69b rychle uniká asi hlavně plynné helium – asi 200 000 tun za sekundu. Odpovídá to ztrátě hmotnosti Země za miliardu let.
Za dobu existence hvězdy tato planeta přijde o celkovou hmotnost atmosféry odpovídající téměř patnáctinásobku hmotnosti Země. To zní jako hodně, ale WASP-69b má přibližně 90násobek hmotnosti Země, takže i při tomto extrémním tempu ztratí jen malý zlomek celkového množství plynu, z něhož se skládá.
Dakotah Tyler et al 2024 ApJ 960 123 WASP-69b’s Escaping Envelope Is Confined to a Tail Extending at Least 7 Rp DOI 10.3847/1538-4357/ad11d0
Dakotah Tyler: Exoplanet WASP-69b has a cometlike tail, helping scientists to learn more about how planets evolve, The Conversation, Phys.org
