Pewna planeta o bardzo niskiej gęstości nie jest ani skalista, ani gazowa – może być za to pokryta głębokim oceanem magmy i duszącą siarkową atmosferą.
Tylko 35 lat świetlnych stąd, w konstelacji Latającej Ryby, znajduje się świat niepodobny do żadnego innego. Dziwna planeta o niskiej gęstości, znana jako L98-59 d, może mieć głęboki ocean magmowy oraz niemal równie gęstą, bogatą w siarkę atmosferę wodorową, charakteryzującą się zapachem siarkowodoru, czyli zgniłych jaj. Najnowsze analizy, oparte m.in. na danych z teleskopu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) i zaawansowanych symulacjach ewolucji planet, sugerują, że mamy do czynienia z obiektem o cechach niemieszczących się w dotychczasowych kategoriach.
L98-59 to czerwony karzeł o jasności 12 magnitudo, wokół którego krąży co najmniej pięć planet. Pierwsze trzy zostały odkryte przez satelitę NASA TESS w 2019 roku. Spośród nich wyróżnia się planeta „d”. To, w jaki sposób przyćmiewa ona światło swej gwiazdy podczas okresowych tranzytów, dowodzi, że jest co najmniej o połowę większa od Ziemi. Jednak jej masa jest co najwyżej dwukrotnie większa, na co wskazuje stopień zaburzeń grawitacyjnych, jakimi planeta działa na gwiazdę macierzystą. Oznacza to, że gęstość planety wynosi od 3 do 3,4 grama na centymetr sześcienny – a to znacznie mniej niż gęstość planet pozasłonecznych o podobnych rozmiarach. Dla porównania, gęstość Ziemi wynosi około 5,5 g/cm3.
Co więcej, niedawne obserwacje wykonane przez JWST wskazują na obecność stosunkowo dużych ilości siarki (w postaci związków SO2 i H2S) w atmosferze planety. Tak gęsta atmosfera, jak oszacowano, zwykle nie jest w stanie przetrwać długo pod wpływem silnego promieniowania pobliskiej gwiazdy. Co więcej, zawartość siarki jest tu znacznie wyższa niż typowo w Układzie Słonecznym. Wszystko to jest zaskakujące.
Dotąd planety o rozmiarach zbliżonych do L 98-59 d (ok. 1,6 promienia Ziemi) klasyfikowano zwykle jako skaliste globy z atmosferą wodorową lub światy bogate w wodę, pokryte globalnymi oceanami. Jednak obserwacje pokazują, że L 98-59 d nie do końca pasuje do którejkolwiek z tych grup. Jej nietypowo niska gęstość oraz „ciężka” atmosfera sugeruje odmienną historię jej powstawania i ewolucji.
Zespół Tima Lichtenberga z Uniwersytetu w Groningen opracował niedawno precyzyjne modele komputerowe próbujące odtworzyć trwającą miliardy lat ewolucję tej nietypowej planety. Bazą modeli były dane obserwacyjne uzyskane za pomocą różnych instrumentów. Wnioski z badań, opublikowane 16 marca w „Nature Astronomy”, są interesujące: L98-59 d, która obecnie krąży wokół swej gwiazdy w odległości 0,05 jednostki astronomicznej (czyli sześć razy bliżej niż Merkury względem Słońca), musiała powstać w znacznie większej od niej odległości. W rezultacie jej stopione wnętrze zawiera ogromne ilości związków siarki.
Kluczowym elementem budowy planety jest obecność rozległego, globalnego oceanu magmy, sięgającego tysięcy kilometrów w głąb jej wnętrza. Taki rezerwuar stopionych krzemianów pełniłby podwójną rolę: magazynując duże ilości siarki i jednocześnie regulując skład atmosfery poprzez długotrwałą wymianę chemiczną między wnętrzem a otoczeniem planety. W tej atmosferze wykryto m.in. siarkowodór i dwutlenek siarki – gazy powstające w wyniku reakcji fotochemicznych pod wpływem promieniowania gwiazdy macierzystej. Ich obecność tłumaczy zarówno obserwowane widma, jak i nietypowe właściwości fizyczne planety.
Modele sugerują też, że L 98-59 d mogła początkowo przypominać większą planetę typu sub-Neptun, która z czasem utraciła część atmosfery i uległa stopniowemu przeobrażeniu w obecny glob bogaty w magmę. Takie badania mają szersze znaczenie – dowodzą, że różnorodność planet w naszej Galaktyce jest większa, niż zakładano, a stosowane obecnie klasyfikacje mogą być zbyt uproszczone. A L 98-59 d może być też pierwszym przedstawicielem nowej klasy tzw. planet siarkowych.
Czytaj więcej:
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Źródło: Sky & Telescope
Na ilustracji:
Na tej wizualizacji siarkowa planeta L98-59d wraz z satelitami krąży wokół swojej gwiazdy macierzystej (Mark Garlick / markgarlick.com).
