Nuo XX amžiaus dešimtojo dešimtmečio vidurio, kai buvo surasta pirmoji planeta kitos žvaigždės sistemoje, astronomai sukaupė didelę egzoplanetų kolekciją – iki šiol ne Saulės sistemos planetų rasta jau apie 3500. Kalifornijos universiteto mokslininkai atliko tyrimą, kuriame pamėgino šias planetas klasifikuoti taip pat, kaip ir biologai, nustatydami naujas gyvūnų rūšis ir įdėdami jas į genealoginį medį. Pasirodė, kad dauguma iki šiol aptiktų egzoplanetų pagal dydį gali būti suskirstytos į dvi skirtingas grupes: uolėtas Žemės tipo planetas ir didesnes, kurias pavadino mini Neptūnais.
Šis eskizas iliustruoja egzoplanetų šeimos medį. Planetos gimsta iš besisukančių dujų ir dulkių diskų, vadinamo protoplanetiniais diskais. Juose susidaro ir milžiniškos planetos, tokios, kaip Jupiteris, taip pat mažesnės planetos, kurių dydis dažniausiai yra tarp Žemės ir Neptūno. Mokslininkai, naudodamiesi Keko (W. M. Keck) observatorijos ir NASA Keplerio misijos duomenimis, atrado, kad mažesnės planetos gali būti suskirstytos į dvi grupes: uolėtas, panašias į Žemę bet kiek didesnes, vadinamas Superžemėmis, ir dujines, Neptūno tipo, kurias pavadino mini Neptūnais. Iliustr.: NASA / Kepler / Caltech (T. Pyle)
„Tai gali būti pagrindinės planetų medžio šakos, panašios į žinduolių ir roplių“, – teigia šio tyrimo vadovas, Kalifornijos universiteto astronomijos profesorius Endriu Hovardas (Andrew Howard). „Iš esmės, mes aptikome, kad mūsų Galaktikoje tvirtai vyrauja dviejų tipų planetos: uolėtos planetos, kurių spindulys yra 1,75 karto didesnis už Žemės dydį, ir dujiniai mini Neptūno pasauliai, kurie yra nuo 2 iki 3,5 karto didesni už Žemę. Tai šiek tiek mažiau nei mūsiškis Neptūnas. Mūsų Galaktikoje retai sukuria planetos, kurios būtų tarpinio dydžio tarp šių dviejų grupių.
„Astronomai, kaip ir kiti mokslininkai, mėgsta skirstyti objektus į kategorijas. Ir mes daugelį Keplerio kosminio teleskopo atrastų planetų galėjome padalinti į dvi labai skirtingas kategorijas“, sakė kitas tyrimo autorius, Benjaminas Fultonas iš Havajų astronomijos instituto.
Pradėjus Keplerio misiją 2009 metais, buvo atrasta ir patvirtina daugiau nei 2300 egzoplanetų. Keplerio teleskopas „specializuojasi“, ieškant planetų arti jų žvaigždžių, taigi dauguma šių planetų skrieja prie savo žvaigždės arčiau nei Merkurijus nuo Saulės – o jis yra triskart arčiau Saulės, nei Žemė. Buvo nustatyta, kad daugumos šių artimų planetų dydis yra maždaug tarp Žemės dydžio ir Neptūno (jis maždaug 4 kartus didesnis už Žemę). Tačiau iki šiol buvo tik nustatyta, kad planetos yra įvairios, patenkančios į šį intervalą tarp Žemės ir Neptūno, bet nebuvo žinoma, kad jas galima suskirstyti į dviejų dydžių grupes.
„Mūsų Saulės sistemoje nėra planetų, kurių dydžiai būtų tarp Žemės ir Neptūno. Viena didžiausių Keplerio teleskopo pateiktų staigmenų buvo tai, kad beveik kiekviena žvaigždė turi mažiausiai vieną planetą, didesnę nei Žemė, bet mažesnę nei Neptūnas. Būtų labai įdomu suprasti, kodėl taip yra, kokios yra šios paslaptingos planetos ir kodėl Saulės sistema yra kiek kitokia.“
Keplerio teleskopas aptinka planetas, kai jos skrieja prieš savo žvaigždę ir kiek užstoja jos šviesą. Šio užtemdymo dydis koreliuoja su planetos dydžiu. Tačiau norint tiksliau sužinoti planetų dydžius, reikia pasinaudoti kitais būdais.
Tam buvo naudojamas Keko observatorijos Havajuose teleskopas, kuriuo kelis metus buvo stebimos du tūkstančiai planetų ir registruojami jų spektriniai duomenys. Jie mokslininkams padėjo net keturis kartus tiksliau nustatyti planetų dydžius, nei tai buvo padaryta pagal Keplerio teleskopo duomenis.
Išanalizavus planetų dydžių pasiskirstymą, nustebino akivaizdus atotrūkis tarp uolinių Žemės tipo planetų ir mini Neptūnų grupių. Nors kelios planetos buvo tarpinio dydžio, visgi dauguma pakliuvo į šias dvi kategorijas.
Priežastis kol kas nėra aiški, tačiau mokslininkai pateikė du galimus paaiškinimus.
Pirmasis yra pagrįstas idėja, kad daug planetų gimsta maždaug Žemės dydžio, ir kai kurios iš šių planetų dėl nepakankamai suprantamų priežasčių gali pritraukti pakankamai dujų, kad taptų dujiniais mini Neptūnais. Atrodo, kad net nedidelis vandenilio ir helio dujų kiekis gali lemti tokius pokyčius – jei planeta įgauna tik 1 procentą vandenilio ir helio masės, to pakanka jai „išsipūsti“ ir tapti dujine. Šios planetos yra tarsi akmenys centre, su jas gaubiančiu dideliu dujų balionu. Vandenilis ir helis, sudarantys jų atmosferą, iš tiesų nedaro didelės įtakos visos planetos masei, tačiau smarkiai padidina tūrį, todėl jos yra daug didesnės.
Antra galima priežastis, dėl kurios planetos pasiskirsto į dvi dydžio kategorijas, gali būti susijusi su tuo, kaip planetos praranda dujas. Jei planeta gimsta, turėdama tiek dujų, kad jos dydis būtų kiek didesnis nei Žemės, gali būti, kad dujos yra nupučiamos žvaigždės radiacijos.
Greičiausiai šie abu scenarijai ir lemia, kad atsiranda planetų dydžių pasiskirstymas į dvi grupes.
Ateityje mokslininkai, norėdami sužinoti daugiau apie šių planetų sandarą, planuoja ištirti jose sunkiųjų elementų pasiskirstymą.Gal tai padės suprasti, kodėl mini Neptūnų tipo planetos taip lengvai susidaro aplink kitas žvaigždes, ir kodėl jų nėra Saulės sistemoje.
New branch in family tree of exoplanets discovered
Daugiau:
Keplerio teleskopas atskleidė daugiau detalių apie TRAPPIST-1 planetų sistemos atokiausią planetą
Atrasta unikali planetų sistema
Keplerio kosminio teleskopo misija: paskelbta apie 1284 naujų planetų
„Mokslo sriuba“: didžiausias kosminis teleskopas astronomijos istorijoje
Prasidėjo didžiausio pasaulyje teleskopo statyba
„Mokslo sriuba“: didžiausi Lietuvos teleskopai iš arti