Vědci objevili rekordní superzemi, která je hustá jako olovo

Na obrázku je umělecká představa systému K2-360, na níž je zobrazena velmi hustá superzemě K2-360 b (znázorněná červeně) na extrémně blízké oběžné dráze kolem své hvězdy podobné Slunci, se vzdálenějším průvodcem K2-360 c (modrá barva) v pozadí. Spalující teploty na K2-360 b, která dokončí jeden oběh za pouhých 21 hodin, pravděpodobně způsobují roztavený nebo částečně roztavený povrch.

Soustava K2-360 obsahuje rekordně hustou „superzemi“ a masivní vnější planetu, které odhalují poznatky o extrémním vývoji planet. Mezinárodní výzkumný tým pod vedením vědců z Japonska a Evropy identifikoval nový multiplanetární systém obíhající kolem hvězdy podobné Slunci. Mezi objevy je i planeta s ultrakrátkou periodou a jednou z nejvyšších hustot, jaká kdy byla zaznamenána. Tato zjištění, publikovaná 8. listopadu 2024 v časopise Nature Scientific Reports, přinášejí nové poznatky o tom, jak planety vznikají a vyvíjejí se v extrémních podmínkách.

Systém s označením K2-360 se nachází přibližně 750 světelných let od Země a obsahuje dvě planety obíhající kolem hvězdy podobné Slunci.

K2-360 b: Kamenná „superzemě“, která je asi 1,6krát větší než Země a oběhne kolem své hvězdy za pouhých 21 hodin. S hmotností 7,7krát větší než hmotnost Země se jedná o nejhustší dosud objevenou planetu s ultrakrátkou periodou.

K2-360 c: Větší vnější planeta s minimální hmotností 15 ekvivalentů Země. Tato planeta obíhá kolem své hvězdy každých 9,8 dne, ale neprochází tranzitem, takže její přesná velikost je nejistá.

„K2-360 b je skutečně pozoruhodná – je hustá jako olovo a do koule jen o málo větší než naše planeta se vešlo téměř 8 hmotností Země,“ říká John Livingston, hlavní autor studie z Astrobiologického centra v japonském Tokiu. „To z ní dělá nejhustší známou planetu ze třídy 'ultrakrátkoperiodických' planet [s přesnými parametry], které oběhnou kolem své hvězdy za méně než jeden den.“

Pozorování a nová zjištění
Objev umožnila mise NASA K2 (observatoře Kepler), která v roce 2016 poprvé objevila vnitřní planetu přecházející před svou hvězdou. Následná pozorování pozemními dalekohledy, včetně spektrografů HARPS a HARPS-N, potvrdila povahu planety a odhalila přítomnost vzdálenějšího průvodce.

Extrémní hustota K2-360 b naznačuje, že se může jednat o jádro kdysi větší planety, která ztratila 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 pouze hustá skalnatá jádra,“ vysvětluje spoluautor Davide Gandolfi z Turínské univerzity.

Vnější planeta K2-360 c přidává do systému další vrstvu intrik. I když neprochází před svou hvězdou, její gravitační přitažlivost k hostitelské hvězdě umožnila vědcům změřit její minimální hmotnost. Počítačové simulace naznačují, že mohla hrát klíčovou roli při vzniku a vývoji systému. Zatímco u mnoha blízkých planet se předpokládá, že migrovaly dovnitř interakcí s rodným plynným diskem, K2-360 b pravděpodobně šla jinou cestou.

„Naše dynamické modely naznačují, že K2-360 c mohla posunout vnitřní planetu na její současnou těsnou oběžnou dráhu procesem zvaným migrace s vysokou excentricitou,“ říká spoluautor Alessandro Trani z 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.“

Složení a struktura K2-360 b
Na základě modelů založených na pozorování chemických prvků hostitelské hvězdy vědci odhadují, že K2-360 b má pravděpodobně velké železné jádro, které tvoří asi 48 % její hmotnosti. To ji řadí blíže k „superzemi“ než k „supermerkuru“, a to i přes její extrémní hustotu.

„Naše modely vnitřní struktury naznačují, že K2-360 b má pravděpodobně výrazné železné jádro obklopené skalnatým pláštěm,“ vysvětluje spoluautor Mahesh Herath, doktorand na McGillově univerzitě. „Její povrch může být pokryt magmatem v důsledku intenzivního tepla, které přijímá od své hvězdy. Pochopení takových planet nám pomůže dát dohromady, jak se terestrické planety formují a vyvíjejí za různých podmínek v celé Galaxii.“

Objev systému K2-360 poskytuje cenné poznatky o architektuře planetárních systémů a procesech, které je utvářejí. Planety s velmi krátkou periodou, jako je K2-360 b, jsou poměrně vzácné a nález planety s masivním vnějším průvodcem pomáhá vymezit teorie o jejich vzniku. „K2-360 je vynikající laboratoří pro studium vzniku a vývoje planet v extrémních prostředích,“ uzavírá Livingston.

Zdroj: https://scitechdaily.com/truly-remarkable-scientists-discover-record-breaking-super-earth-that-is-as-dense-as-lead/ a https://phys.org/news/2024-11-astronomers-ultra-dense-super-earth.html

autor: František Martinek