Sciencemag.cz
Doporučujeme
Výzkum exoplanet ukazuje nápadnou mezeru mezi superzeměmi a subneptuny. Jinak řečeno, prakticky nenacházíme exoplanety s hmotností mezi 1,5 a 2 Zemí. Nová studie tvrdí, že jádra těchto planet vytlačují své atmosféry ven, planety tak atmosféru ztrácejí a jejich hmotnost klesá.
„Vědci nyní potvrdili více než 5 000 exoplanet, ale planet s průměrem mezi 1,5 a 2násobkem průměru Země je méně, než se očekávalo,“ uvedla Jessie Christiansen, vedoucí týmu Archiv exoplanet v NASA a hlavní autorka nové studie. „Nyní máme dostatek údajů, abychom mohli říci, že tento rozdíl není náhodný. Děje se něco, co brání planetám této velikosti dosáhnout a/nebo si ji udržet.“
To, že (některé) subneptuny ztrácejí atmosféru, se předpokládalo již dříve. Zůstávalo ale záhadou, jak přesně k tomu dochází. Astronomové se shodli na dvou pravděpodobných mechanismech: Jedním z nich je tzv. úbytek hmoty způsobený jádrem a druhým fotoevaporace.
K úbytku hmoty vlivem jádra dochází, když tepelné záření z horkého jádra planety v průběhu času vytlačuje atmosféru od planety. Fotoevaporace, nastává, když je atmosféra planety odfouknuta horkým zářením její hostitelské hvězdy.
Nová studie předložila důkazy podporující první možnost. Předpokládá se totiž, že k fotoevaporaci dochází během prvních 100 milionů let existence planety, zatímco k úbytku hmoty způsobenému jádrem později – asi tak miliardu let po vzniku planety. Takže stačí se podívat na systémy exoplanet cca v tomto rozmezí.
Pro novou studii použili její autoři data ze sondy K2, rozšířené mise (již vysloužilého) vesmírného dalekohledu Kepler, která se zaměřila na hvězdokupy Jesličky a Hyády. Stáří těchto hvězdokup odhadujeme na 600 až 800 milionů let. Protože se obecně předpokládá, že stáří planet je stejné jako jejich hostitelské hvězdy, subneptuny v tomto systému by byly již za hranicí intervalu, kdy mohlo dojít k fotoevaporaci, ale ne dost staré na to, aby došlo ke ztrátě hmoty vlivem jádra.
Z dat vyplývá, že téměř 100 % hvězd v těchto hvězdokupách má na své dráze stále planetu z kategorie subneptunů. Velikost těchto planet naznačuje, že si zachovaly své atmosféry. Pokud by hlavním mechanismem odpovědným za „mezeru“ v hmotnosti exoplanet byla fotoevaporace, měla by být mezera patrná i v datech z obou hvězdokup.
Naopak v datech od hvězd starších než 800 milionů let je již příslušná mezera patrná.
Jessie L. Christiansen et al, Scaling K2. VII. Evidence For a High Occurrence Rate of Hot Sub-Neptunes at Intermediate Ages, The Astronomical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-3881/acf9f9
Zdroj: NASA / Phys.org
Poznámka PH: Země a Neptun se ale neliší jen svou hmotností, jednou je planeta kamenná, druhá převážně plynná. Osud planet v příslušné „mezeře“ může záviset i na tom, k jakému typu patří? (Pak se budou lišit i jejich atmosféry a tudíž jejich odolnost…?)
Credit: NASA/JPL-Caltech
Není také příčina v metalicitě systému? S nízkou metalicitou budou převládat plynné planety a méně horká jádra (nemá se co v jejich jádrech rozpadat a tedy vnitřně ohřívat)?