Našli exoplanetu o hmotnosti Neptunu a hustotě Země! Jak je to možné?

Planetární systém v představách malíře. Credit: NASA
Planetární systém v představách malíře. Credit: NASA
www.novedalekohledy.cz

EPIC212521166 b je skutečně zajímavým světem. Jeho hmotnost odpovídá Neptunu, ale hustota Zemi. Jak je to možné?

Exoplanetu s pěkným názvem EPIC212521166b (autoři studie ho zkrátili na EPIC-1166b) objevil kosmický dalekohled Kepler v rámci mise K2.

K dispozici jsou už také údaje ze spektrografu HARPS. Známe tak nejen velikost ale také hmotnost a tedy hustotu. Díky tomu lze vést trochu serióznější diskuse o složení planety

EPIC-1166b má poloměr 2,6 ± 0,1 Země a hmotnost 18,3 ± 2,8 Země. Pro srovnání: Neptun má velikost větší – 3,8 Země, ale hmotnost menší – 17,1 Zemí.

Hustota EPIC-1166b je asi 5,7 ± 1,1 gramů na centimetr krychlový. Jinými slovy: mnohem vyšší než u Neptunu a podobná Zemi.

Jak je to možné? Trochu by nám pomohla znalost složení atmosféry, čehož se možná v budoucnu dočkáme. Ale i bez těchto informací lze provést určité diskuse na základě používaných modelů.

Existují v podstatě dva nejpravděpodobnější scénáře:

  • Jádro planety je tvořené křemičitany (70 %) a železem (30 %) a má hmotnost asi 9 Zemí. Na druhé polovině celkové hmotnosti planety se bude podílet voda.
  • Druhou možností je železné jádro a křemičitanový plášť o celkové hmotnosti 18,1 Zemí. Zbývající 0,2 hmotnosti Země tvoří plynná obálka z vodíku a hélia, která asi o 0,4 Země zvětšuje pozorovaný poloměr planety.

Je dobré říci, že trochu podobných exoplanet o hmotnosti 10 a 20 Zemí, ale poměrně vysoké hustotě, přibývá. Je to docela zvláštní, protože studie říkají, že při překročení hmotnosti 10 Zemí je už zárodek planety natolik dominantní, že „vysaje“ plyn ze svého okolí – stane se tak z něj jádro obří plynné planety. Existence planet jako EPIC-1166b ukazuje, že to s hranicí 10 Zemí nebude tak jednoduché nebo existuje nějaký proces, který podobné planety později plynné obálky zase zbaví.

EPIC-1166b okolo své hvězdy oběhne jednou za méně než 14 dní. Je docela nepravděpodobné, že by vznikla tam, kde ji nyní pozorujeme. Protoplanetární disk by musel mít doslova obludné parametry z hlediska hmotnosti.

Mnohem reálnější je, že planeta vznikla dál od svého slunce a poté migrovala… otázkou je, jak a proč. Migrace způsobená vnějším vlivem (další planeta, hvězdný společník) nebo chcete-li odborně Kozaiova migrace, nevypadá moc pravděpodobně. Planeta by v takovém případě měla protáhlou dráhu, což zřejmě není tento případ.

Existuje i další migrační mechanismus pro planety o hmotnosti nad 10 Zemí, ale v jeho případě bychom u EPIC-1166b očekávali velkou plynnou obálku. Nezdá se, že by o tuto obálku planeta přišla vlivem záření mateřské hvězdy.

EPIC-1166 je ale poměrně starým planetárním systémem, starší než naše Sluneční soustava. Je možné, že planeta čelila v minulosti velkým impaktům z kdysi kompaktního systému, který původně tvořilo více planet.

Mateřskou hvězdou je oranžový trpaslík o velikosti a hmotnosti asi 70 % Slunce, který se nachází 400 světelných let daleko.

Zdroj: EPIC212521166 b: a Neptune-mass planet with Earth-like density