Planeet ter grootte van de aarde, gemaakt van massief ijzer, gevonden in een baan om een ​​nabijgelegen ster: ScienceAlert

We kunnen de natuur niet begrijpen zonder de omvang ervan te begrijpen. Dit blijkt duidelijk uit de exoplanetaire wetenschap en uit onze theorieën over planetaire vorming. Uitschieters en uitschieters in de natuur zetten onze modellen onder druk en motiveren wetenschappers om dieper te graven.

Gliese 367b (of Tahay) is absoluut een gek. dat het Planeet met ultrakorte periode (USP). Die in slechts 7,7 uur om zijn ster draait.

Er zijn bijna 200 andere planeten in de lijst van ruim 5.000 exoplaneten, dus Gliese 367 b is in dit opzicht niet uniek. Maar het is ook in een ander opzicht vreemd: het is ook een superdichte planeet, ongeveer twee keer zo dicht als de aarde.

Dit betekent dat het vrijwel puur ijzer moet zijn.

“Je kunt GJ 367 b vergelijken met een aarde-achtige planeet waarvan de lithosfeer is verwijderd.”

Elisa Goffo, hoofdauteur, Universiteit van Turijn.

Astronomen gevonden Tahay in TESS-gegevens (Transiting Exoplanet Survey Satellite) uit 2021. Maar het nieuwe onderzoek in Astrofysische dagboekbrieven Het verbetert de massa en straal van de buitenaardse planeet door verbeterde metingen. Ik heb ook twee broers van deze planeet gevonden.

Zoeken is “Bedrijf voor zeer hoge dichtheid en zeer korte periode ondergronds GJ 367 b: ontdekking van twee extra planeten met lage massa op 11,5 en 34 dagen.“De hoofdauteur is Elisa Gofo, een promovendus bij de afdeling natuurkunde van de Universiteit van Turijn.

TESS ontdekte Gliese 367 b in 2021 toen het een extreem zwak transitsignaal detecteerde van de rode dwergster genaamd Gliss 367. Het signaal viel binnen de detectiecapaciteit van TESS, dus astronomen wisten dat het klein was, net als de aarde.

Als onderdeel van de inspanning van 2021 gebruikten onderzoekers de High Speed ​​Planet Searcher Spectrometer (HARPS) van de European Southern Observatory om de massa en dichtheid van G 367 b te bepalen.

Ze concludeerden dat de straal van de planeet 72% van de diameter van de aarde bedraagt, en dat de massa 55% van de massa van de aarde is. Dit betekent dat het waarschijnlijk een ijzeren planeet is, de overblijfselen van de kern van een veel grotere planeet.

Snel vooruit naar nu en nieuw onderzoek uitgevoerd door Goffo en haar collega’s.

Ze gebruikten ook HARPS om de kleine planeet te meten. Deze keer gebruikten ze 371 HARPS-waarnemingen van G 367 b. Deze resultaten laten zien dat de planeet een grotere dichtheid heeft dan uit het onderzoek uit 2021 bleek. In plaats van dat de massa van de aarde 55% van de massa van de aarde bedraagt, onthult dit nieuwe onderzoek dat de massa van de planeet 63% van de massa van de aarde bedraagt. De straal nam ook af van 72% van de straal van de aarde naar 70% van de straal van de aarde.

Waar het op neerkomt is dat de dichtheid van G 367 b tweemaal zo groot is als die van de aarde.

Hoe is de planeet zo geworden? Het is onwaarschijnlijk dat het werd gevormd zoals het nu is. In plaats daarvan is het waarschijnlijk de kern van de planeet waarvan de lithosfeer is weggenomen.

“Je kunt GJ 367 b vergelijken met een aarde-achtige planeet waarvan de lithosfeer is verwijderd”, zegt hoofdauteur Jovo.

“Dit kan belangrijke implicaties hebben voor de vorming van GJ 367 b. Wij denken dat de planeet zich mogelijk heeft gevormd zoals de aarde, met een dichte kern die voornamelijk uit ijzer bestaat, omgeven door een silicaatrijke mantel.”

Er moet iets ongewoons zijn gebeurd voordat de kleine planeet zijn mantel verloor. ‘Een cataclysmische gebeurtenis had de planeet van zijn rotsachtige mantel kunnen ontdoen, waardoor de dichte kern van de planeet bloot zou liggen,’ legde Jovo uit. Botsingen tussen de planeet en andere protoplaneten die zich nog vroeg in hun leven vormden, hadden de buitenste laag van de planeet kunnen verwijderen.

Een andere mogelijkheid is volgens Jovo dat de kleine USP is geboren in een ongewoon ijzerrijk gebied in een protoplanetaire schijf. Maar dit lijkt onwaarschijnlijk.

Er is een derde mogelijkheid, en daar werd voor het eerst aan gedacht toen astronomen G 367 b in 2021 ontdekten. Het zouden de overblijfselen kunnen zijn van een enorme gasreus als Neptunus.

Om dit het geval te laten zijn, moet de planeet zich ver van de ster hebben gevormd en er vervolgens naartoe zijn gemigreerd. Hij staat nu zo dicht bij zijn ster dat intense straling van de rode dwerg de atmosfeer zou kunnen doen koken.

G 367 b behoort tot een zeer kleine klasse exoplaneten die de super-Mercuriusplaneet wordt genoemd. De samenstelling is dezelfde als die van Mercurius, maar groter en dichter. (Hoewel het zeldzaam is, is er één systeem dat dat wel doet Twee van hen.)

Mercurius heeft mogelijk hetzelfde lot ondergaan als G 367 b. Het kan zijn dat het ooit meer mantel en korst had, maar door de inslagen werd dit verwijderd.

Maar zelfs onder de superkwiksoorten valt G 367 b op. Het is de meest intense USP die we kennen.

“Dankzij onze nauwkeurige schattingen van massa en straal hebben we de samenstelling en mogelijke interne structuur van GJ 367 b onderzocht en ontdekten we dat deze naar verwachting een ijzeren kern heeft met een massafractie van 0,91”, zegt het nieuwe artikel.

Wat gebeurde er in dit systeem? Hoe kwam planeet G 367 b in deze toestand terecht, zo dicht bij zijn ster?

Onderzoekers vonden ook twee andere planeten in dit systeem: G 367 c en d. Astronomen geloven dat USP-planeten vrijwel altijd voorkomen in systemen met meerdere planeten, dus dit nieuwe onderzoek versterkt dat. TESS kon deze planeten niet detecteren omdat ze niet langs hun ster passeren. Het team vond het in HARPS-waarnemingen, en de aanwezigheid ervan beperkt mogelijke formatiescenario’s.

“Dankzij onze uitgebreide observaties met de HARPS-spectrometer hebben we de aanwezigheid ontdekt van twee extra planeten met een lage massa, met een omlooptijd van 11,5 en 34 dagen, waardoor het aantal mogelijke scenario’s dat tot de vorming van zo’n dichte planeet zou kunnen hebben geleid, is verminderd. ” zei co-auteur Davide Gandolfi, een professor aan de Universiteit van Turijn.

Begeleidende planeten draaien ook dichter bij de ster, maar hebben minder massa. Dit zet het idee onder druk, maar elimineert niet, dat een van hen in een ijzerrijke omgeving is ontstaan.

“Hoewel GJ 367 b mogelijk in een ijzerrijke omgeving is gevormd, sluiten we een vormingsscenario met gewelddadige gebeurtenissen zoals gigantische botsingen tussen planeten niet uit”, zei Gandolfi in een persbericht.

In de conclusie van hun paper gaat het team wat dieper in op mogelijke formatiescenario’s.

In het vormingsscenario moet de protoplanetaire schijf rond Gliese 367 een ijzerrijk gebied hebben bevat. Maar astronomen weten niet of dit type ijzerrijke regio bestaat.

“Mogelijke routes kunnen de vorming omvatten van aanzienlijk meer ijzerrijk materiaal dan doorgaans wordt aangenomen dat wordt aangetroffen in protoplanetaire schijven. Hoewel het niet duidelijk is of schijven met zo’n groot relatief ijzergehalte nabij de binnenrand specifiek zijn (waar de meeste materialen kunnen worden gevonden) verkregen uit) bestaan”, schrijven ze.

Sterker nog: gescheiden Studie 2020 Hun werk op het gebied van planeetvorming ‘is er niet in geslaagd de extreme verrijking aan ijzer te reproduceren die nodig is om Mercurius te vormen’, zei hij. Als schijfmodellen niet kunnen verklaren hoe het ijzerrijke Mercurius ontstond, kunnen ze ook niet verklaren hoe G 367 b ontstond.

In plaats daarvan was de planeet waarschijnlijk anders toen deze zich vormde en nam vervolgens in de loop van de tijd zijn huidige vorm aan.

Bij botsingsstripping wordt het buitenste materiaal van een planeet verwijderd door een of meer botsingen. Omdat de uiterlijke materie minder dicht is dan de innerlijke materie Verschillende planetenHerhaalde botsingen hadden de bulkdichtheid van G 367 b kunnen vergroten door lichter materiaal te verwijderen.

Maar daar kleeft op zijn minst één probleem aan: “Onze meting van de bulkdichtheid van GJ 367 b suggereert dat botsingsstrippen opmerkelijk effectief zou moeten zijn bij het verwijderen van non-ferromateriaal van de planeet, als dat het enige proces is dat gaande is.” Hij schrijft. Opmerkelijk effectief, maar niet onmogelijk.

Er zijn dus drie mogelijkheden: dat de planeet is ontstaan ​​in een ijzerrijke omgeving, dat de planeet groter was en zijn buitenste lagen verloor door botsingen, of dat de planeet de overgebleven kern is van een enorme gasreus die heel dicht bij de aarde migreerde. Zijn ster is ontdaan van zijn gasvormige omhulsel.

Misschien hoeven we er geen genoegen mee te nemen.

“Natuurlijk is het mogelijk dat alle hierboven besproken processen hebben bijgedragen aan de vorming van de bijna zuivere ijzeren bol, bekend als GJ 367 b”, schreven de auteurs.

Het enige wat we nu hebben zijn mogelijkheden. Het systeem is als een puzzel, en het is aan astronomen om deze op te lossen. De ongebruikelijke eigenschappen maken het tot een uitbijter en wetenschappers houden van uitbijters omdat het hen motiveert om dieper te graven. Als onze huidige theorieën deze vreemde dingen niet kunnen verklaren, moeten onze theorieën worden verbeterd.

“Dit unieke multi-planetaire systeem dat zulke USP Sub-Earth met een hoge dichtheid herbergt, is een uitzonderlijk doelwit voor verder onderzoek naar vormings- en migratiescenario’s voor USP-systemen”, concludeerden de onderzoekers.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd door Het universum vandaag. Lees de Origineel artikel.