Astronomów dziwi istnienie masywnych gazowych gigantów krążących wokół odległych gwiazd – planet tak dużych i odległych, że zaprzeczają konwencjonalnej wiedzy na temat powstawania planet. Nowe badania oparte na danych z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) skupiły się na trzech takich „super-Jowiszach” znajdujących się w odległości 130 lat świetlnych od nas i ujawniły skład atmosfery, który podważa istniejące teorie.
Tajemnica odległych gigantów
Planety, o których mowa, krążą wokół HR 8799, gwiazdy w konstelacji Pegaza, a ich masy wahają się od 5 do 10 mas Jowisza. Ich orbity są również niezwykle szerokie i rozciągają się od 15 do 70 jednostek astronomicznych (AU), co oznacza, że znajdują się one od 15 do 70 razy dalej od swojej gwiazdy niż Ziemia od Słońca.
Standardowy model powstawania gazowych olbrzymów, akrecja jądra, sugeruje, że planety wyrastają ze stałych skupisk w dysku protoplanetarnym, stopniowo gromadząc gaz. Na tak ogromnych odległościach proces ten musi być zbyt powolny: dyski rozpraszają się, zanim światy zgromadzą wystarczającą masę. Alternatywne zapadnięcie się grawitacyjne (w jaki sposób powstają brązowe karły) wymaga innych warunków.
JWST wykrywa związki siarki
Aby rozróżnić te scenariusze, zespół badawczy przeanalizował atmosfery trzech najbliższych planet HR 8799 w poszukiwaniu siarki – pierwiastka zamkniętego w stałych ziarnach podczas formowania się planet. Wykrycie siarki wskazywałoby na akrecję materiałów stałych.
Wysoka czułość JWST pozwoliła naukowcom wyizolować słabe sygnały planetarne z oślepiającego światła gwiazdy, ujawniając mocne dowody na obecność siarkowodoru na planetach HR 8799 c i d, przy podobnym wzbogaceniu w siarkę na wszystkich trzech planetach. Sugeruje to, że planety powstały podobnie do Jowisza, pomimo ich znacznie większej masy.
Nieoczekiwana wydajność
Odkrycie jest zaskakujące, ponieważ planety wykazują wysoki poziom ciężkich pierwiastków (węgla, tlenu i siarki) w porównaniu do swoich gwiazd, co sugeruje, że są one niezwykle skuteczne we włączaniu materiałów stałych.
„Nie ma możliwości, aby powstawanie planet było tak wydajne” – zauważa astronom Michael Mayer, podkreślając ten dylemat. Dane sugerują, że planety te powstały szybko, wbrew oczekiwaniom dotyczącym odległych, zimnych środowisk.
Implikacje i przyszłe badania
Odkrycia podają w wątpliwość granice akrecji jądra i możliwość, że zapadanie się grawitacyjne odgrywa większą rolę w powstawaniu masywnych, odległych gazowych gigantów, niż wcześniej sądzono. Konieczne są dalsze badania innych systemów, aby ustalić, czy HR 8799 stanowi anomalię, czy powszechne zjawisko.
“To zagadka. Naprawdę pozostaje nam tajemnica” – podsumowuje Mayer, podkreślając potrzebę dalszych badań, aby rozwikłać proces powstawania tych kolosalnych egzoplanet.
