Astronomové objevili jednu z nejhustších planet, jaká kdy byla nalezena

Umělecká představa systému K2-360, na níž je zobrazena velmi hustá superzemě K2-360 b (červená) na extrémně blízké oběžné dráze kolem své hvězdy podobné Slunci, se vzdálenějším průvodcem K2-360 c (modrá) v pozadí. Spalující teploty na K2-360 b, která dokončí oběžnou dráhu za pouhých 21 hodin, pravděpodobně způsobují roztavený nebo částečně roztavený povrch.

K2-360 je nově objevený planetární systém se superhustou planetou, která je pravděpodobně jádrem bývalého většího světa, formovaného dynamickými interakcemi se svým průvodcem.

Mezinárodní tým vědců z Japonska a Evropy objevil nový multiplanetární systém obíhající kolem hvězdy podobné Slunci. Mezi nově objevenými planetami je ultrakrátkoperiodická planeta s jednou z nejvyšších hustot, jaká kdy byla zaznamenána. Objev, publikovaný v časopise Scientific Reports, poskytuje cenné poznatky o tom, jak se planety formují a vyvíjejí v extrémních podmínkách.

Tato zjištění by mohla sloužit jako rámec pro studium vývoje dalších planetárních systémů, a to použitím stejných modelovacích technik na budoucí objevy exoplanet. Nově objevený systém s názvem K2-360 se nachází přibližně 750 světelných let od Země. Skládá se ze dvou planet obíhajících kolem hvězdy podobné našemu Slunci:

K2-360 b: „superzemě“ s velmi krátkou periodou - kamenná planeta větší než Země, ale menší než Neptun - asi 1,6krát větší než Země, která obíhá kolem své hvězdy každých 21 hodin. S hmotností 7,7krát vyšší než hmotnost Země se jedná o nejhustší dosud objevenou planetu svého druhu.

K2-360 c: větší vnější planeta, která je nejméně 15krát hmotnější než Země a kolem své hvězdy oběhne jednou za 9,8 dne. Tato planeta nepřechází přes svou hvězdu, takže její přesná velikost není známa.

Superzemě, která přišla o svůj plášť
Extrémní hustota planety K2-360 b naznačuje, že se může jednat o obnažené jádro kdysi větší planety, která přišla o své vnější vrstvy v důsledku intenzivního záření z blízké hostitelské hvězdy.

„Tato planeta nám umožňuje nahlédnout do možného osudu některých blízkých světů, kde po miliardách let vývoje zůstala jen hustá skalnatá jádra,“ vysvětluje spoluautor Davide Gandolfi z Turínské univerzity.
Klíčem k pochopení systému je vzájemné působení obou planet

Černá hvězdička na obrázku znázorňuje polohu hvězdy K2-360. Barevné čáry představují dráhy dvou planet. Žlutá je vnější a je silně skloněná. Vnitřní je červená. Postupem času se dráha vlivem té vnější stále více protahuje a pak se náhle stěhuje dovnitř na mnohem menší dráhu kolem hvězdy.

„Naše dynamické modely naznačují, že K2-360 c mohla vytlačit vnitřní planetu na její současnou těsnou oběžnou dráhu procesem zvaným migrace s vysokou excentricitou,“ říká spoluautor Alessandro Alberto Trani, postdoktorand na Niels Bohr Institute. „Jedná se o gravitační interakce, které nejprve způsobí, že dráha vnitřní planety je velmi eliptická, a poté ji slapové síly postupně zakulatí v blízkosti hvězdy. Alternativně mohla být slapová cirkularizace vyvolána spinovým osovým sklonem planety."

Historie planetárních soustav začíná předpovědí a končí v současnosti
Alessandro Trani se podílel na vytváření dynamických modelů, které pomáhají vysvětlit vývoj planetárních soustav: „Když je naším cílem pochopit vznik soustavy, musíme posoudit její počáteční konfiguraci a poté zjistit, které uspořádání se přirozeně vyvinulo v to, co pozorujeme nyní."

Protože ne všechny počáteční podmínky budou reprodukovat současný systém, provádíme mnoho simulací v širokém rozpětí parametrů. Naše znalost klíčového evolučního mechanismu (v tomto případě slapové migrace) nás vede k tomu, které počáteční podmínky si vybereme ke zkoumání.

Nakonec porovnáme výstupy simulací (např. orbitální parametry, hmotnost a vývoj každé planety v čase) s pozorovacími daty získanými metodami radiálních rychlostí a tranzitů. Pokud simulovaný systém odpovídá skutečným měřením a zůstává stabilní, podporuje to naše poznání, že tyto počáteční podmínky a fyzikální procesy přesně popisují skutečný planetární systém. Tímto způsobem můžeme nejen stanovit omezení pro parametry, které nemůžeme změřit, ale také sestavit kompletní příběh: nejen to, jaké jsou planety „právě teď“, ale i to, jak se k nim pravděpodobně dostaly v průběhu času.

Tento planetární systém je výjimečnou laboratoří hned z několika důvodů. Zaprvé, K2-360 b můžeme pozorovat prostřednictvím obou tranzitních měření, při nichž se provádí měření z přechodu planety před hvězdou za účelem určení její velikosti a oběžné doby. Údaje o radiálních rychlostech - gravitační přitažlivosti mezi planetou a hvězdou - mohou být použity k určení její hmotnosti.

Tato pozorování nám umožňují vypočítat hustotu planety - a tím i její složení. Ukázalo se, že K2-360 b je extrémně hustá super-země bohatá na železo, což naznačuje, že kdysi mohla mít hustou plynnou atmosféru, která byla odstraněna slapovými silami a hvězdným zářením. To, co vidíme nyní, by mohlo být obnažené jádro planety.

Za druhé, přítomnost vnější planety K2-360 c poskytuje zásadní vodítko o vícenásobných cestách vzniku a vývoje v rámci jednoho systému. Můžeme testovat různé scénáře migrace a zjišťovat, zda odpovídají našim pozorováním. Bez důkazů o K2-360 c bychom se mohli pouze dohadovat, jak se K2-360 b ocitla tak blízko své hvězdy, a její migrační historie by zůstala do značné míry záhadná.

Cestou vpřed je vývoj nových a podrobnějších modelovacích nástrojů
Z hlediska teoretického modelování naše výsledky ukazují, že potřebujeme ještě propracovanější modely slapové migrace. Například zahrnutí fotoevaporace - tedy toho, jak intenzivní světlo hvězd může zbavit planetu atmosféry - do našich simulací by nám umožnilo sledovat změny hmotnosti a poloměru planety v průběhu času.

Spojením těchto efektů (příliv a odliv + UV záření) do jednoho rámce můžeme získat jasnější a přesnější pohled na vývoj planet, jako je K2-360 b. A použití těchto vylepšených modelů na nově objevené planety by mohlo odhalit, zda to, co jsme zde pozorovali, je běžné, nebo zda jde o vesmírnou raritu.

Zdroj: https://scitechdaily.com/a-super-earth-stripped-bare-astronomers-uncover-one-of-the-densest-planets-ever-found/

autor: František Martinek