Astronomii au descoperit o planetă gigantică, care nu ar fi trebuit să existe, în jurul unei stele minuscule

O stea minusculă, cu o cincime din masa Soarelui, a uimit astronomii prin prezența unei planete gigantice gazoase, TOI-6894b – o descoperire considerată până recent aproape imposibilă. Această exoplanetă a fost identificată cu ajutorul datelor de la misiunea TESS și confirmată ulterior de unul dintre cele mai mari telescoape de pe Pământ. Descoperirea provoacă teoriile dominante privind formarea planetelor, scrie publicaţia SciTechDaily.

TOI-6894 este o pitică roșie cu doar 20% din masa Soarelui nostru. Deși astfel de stele sunt printre cele mai frecvente din galaxie, ele nu sunt considerate, în general, medii favorabile pentru apariția planetelor gigantice. Până acum, se credea că astfel de stele cu masă scăzută nu pot genera condițiile necesare pentru a forma sau susține astfel de planete.

Totuși, un studiu recent publicat în revista Nature Astronomy a identificat o planetă gazoasă uriașă, denumită TOI-6894b, aflată pe orbită în jurul acestei stele minuscule.

Planeta a fost descoperită în cadrul unei analize ample a datelor obținute prin misiunea TESS a NASA, care detectează exoplanete monitorizând variațiile de luminozitate ale stelelor. Proiectul, axat pe descoperirea planetelor gigantice în jurul stelelor de masă mică, a fost condus de Edward Bryant, cercetător la Universitatea din Warwick și la Laboratorul de Științe Spațiale Mullard al UCL.

Un moment istoric în explorarea exoplanetelor

"Am fost entuziasmat de această descoperire. Inițial, am analizat observațiile TESS a peste 91.000 de stele pitice roșii de masă mică, în căutarea unor planete gigantice. Ulterior, cu ajutorul VLT de la ESO, unul dintre cele mai mari telescoape de pe glob, am identificat TOI-6894b – o planetă gigant care tranzitează steaua cu cea mai mică masă cunoscută până acum ce găzduiește o astfel de planetă. Nu ne-am așteptat să găsim planete ca TOI-6894b în jurul unor stele atât de ușoare. Este o descoperire esențială pentru înțelegerea formării planetelor gigantice în condiții extreme", a spus Edward Bryant, bursier al Premiului Warwick pentru Astrofizică și autor principal al studiului.

Cea mai mică stea cunoscută care găzduiește o planetă gigantică

TOI-6894b este o planetă gazoasă cu densitate scăzută, având o rază ușor mai mare decât a lui Saturn, dar cu doar aproximativ 50% din masa acestuia. TOI-6894, steaua pe care o orbitează, este cea mai mică stea descoperită până acum care găzduiește o planetă gigantă aflată în tranzit. De fapt, este cu 40% mai mică decât orice altă stea cunoscută cu o astfel de planetă.

"Cele mai multe stele din galaxia noastră sunt mici, exact ca aceasta. Până acum, se credea că nu pot găzdui planete gigantice gazoase. Descoperirea lui TOI-6894b sugerează că astfel de planete ar putea fi mult mai comune decât estimam", a explicat Daniel Bayliss, profesor asociat la Universitatea din Warwick.

Modelele actuale de formare a planetelor, puse sub semnul întrebării

"Această planetă ridică semne de întrebare importante. Nu înțelegem pe deplin cum o stea cu o masă atât de mică ar fi putut forma o planetă atât de mare. Tocmai din acest motiv căutăm exoplanete diferite de cele din sistemul nostru solar – pentru a putea testa și îmbunătăți modelele de formare planetară", a adăugat Vincent Van Eylen, de la Laboratorul de Științe Spațiale Mullard al UCL.

Cea mai acceptată teorie, teoria acreției nucleului, susține că un nucleu solid se formează prin acumulare de materie, devenind apoi suficient de masiv pentru a atrage gazele din jur și a da naștere unui gigant gazos. Însă, acest proces ar trebui să fie extrem de dificil în jurul stelelor cu masă mică, din cauza cantității reduse de gaz și praf disponibilă în discul protoplanetar.

Apariția unei planete precum TOI-6894b sugerează că teoria acreției nucleului nu explică în totalitate toate cazurile și că este nevoie de modele alternative.

O planetă care sfidează modelele existente

"Având în vedere masa redusă a planetei, TOI-6894b s-ar fi putut forma printr-un proces intermediar de acreție, în care protoplaneta captează gaz într-un ritm constant, fără să ajungă într-o fază de acreție explozivă. O altă posibilitate este formarea prin instabilitate gravitațională – o fragmentare a discului protoplanetar care duce direct la formarea unei planete", a subliniat Edward Bryant.

Totuși, echipa a constatat că niciuna dintre aceste teorii nu oferă o explicație complet satisfăcătoare pentru formarea lui TOI-6894b, lăsând astfel această exoplanetă drept un mister nerezolvat.

Investigarea unei atmosfere reci și misterioase

Un pas important pentru a înțelege cum s-a format TOI-6894b este analiza atmosferei sale. Studiind compoziția și distribuția internă a materiei, cercetătorii ar putea determina structura nucleului planetei – ceea ce ar permite deducerea mecanismului formării.

Un alt aspect notabil este că TOI-6894b este neobișnuit de rece pentru o planetă gigantă. Spre deosebire de majoritatea "Jupiterilor fierbinți" cu temperaturi între 727 – 1727 grade celsius, această planetă are doar 147 de grade celsius. Temperatura scăzută și tranzitele profunde o fac o țintă excelentă pentru caracterizarea atmosferei.

Metan, amoniac și o atmosferă unică

"Pe baza nivelului de iradiere stelară, ne așteptăm ca atmosfera lui TOI-6894b să fie dominată de metan – o raritate absolută. Temperaturile joase pot permite chiar detectarea amoniacului, ceea ce ar fi o premieră în studiul exoplanetelor", a spus Profesorul Amaury Triaud, de la Universitatea din Birmingham și membru al colaborării SPECULOOS.

"TOI-6894b este probabil o planetă de referință pentru studiul atmosferelor dominate de metan, și un veritabil «laborator natural» pentru înțelegerea compoziției planetare în afara Sistemului Solar", a adăugat el.

Observații viitoare cu James Webb

Atmosfera lui TOI-6894b urmează să fie observată în detaliu cu ajutorul Telescopului Spațial James Webb (JWST) în următoarele 12 luni. Aceste observații vor ajuta la determinarea originii planetei și la testarea validității modelelor de formare propuse.

"Acest sistem reprezintă o provocare majoră pentru teoriile actuale și oferă o țintă fascinantă pentru observații viitoare menite să caracterizeze atmosfera sa", a spus Andrés Jordán, coautor al studiului și cercetător la Institutul de Astrofizică Millennium din Chile.

"Descoperirea este rezultatul unui efort sistematic de ani de zile, desfășurat între Chile și Marea Britanie. Munca noastră contribuie la înțelegerea cât de frecvente pot fi planetele gigantice în jurul stelelor mici și oferă ținte esențiale pentru misiunile spațiale de urmărire", a concluzionat el.