A James Webb űrteleszkóp legújabb megfigyelései alapjaiban kérdőjelezik meg az óriásbolygók kialakulásáról alkotott elképzeléseket, miután a kutatók egy különösen szokatlan exobolygó, a TOI-5205 b légkörében a vártnál jóval alacsonyabb nehézelem-tartalmat mértek. Az eredmények azért keltettek nagy feltűnést, mert a bolygó atmoszférája még saját központi csillagánál is kevesebb nehéz elemet tartalmaz, ami jelenlegi modelljeink szerint rendkívül valószínűtlen.

A The Astronomical Journal folyóiratban közölt tanulmányt egy nemzetközi kutatócsoport jegyzi Caleb Cañas, a NASA Goddard Űrközpont munkatársának vezetésével, amelyben többek között a Carnegie Tudományos Intézet szakemberei is részt vettek.

A Jupiteréhez hasonló a mérete

A TOI-5205 b mérete a Jupiteréhez hasonló, ugyanakkor egy nála jóval kisebb és hűvösebb csillag körül kering, amely tömege csupán a Nap tömegének mintegy 40 százaléka, átmérője pedig nagyjából négyszerese a Jupiterének. Amikor a bolygó elhalad csillaga előtt, az úgynevezett fedési jelenség során a csillag fényének mintegy hat százalékát kitakarja, ami szokatlanul nagy arány egy ilyen rendszerben.

A kutatók a fedések alatt spektrográfok segítségével elemezték a csillag fényét, amelyet hullámhosszaira bontva képesek voltak azonosítani a bolygó légkörében jelenlévő kémiai elemeket és vegyületeket. Ez a módszer nemcsak az összetétel feltárására alkalmas, hanem arra is, hogy következtetéseket vonjanak le a bolygó kialakulásáról és fejlődéséről.

Az általánosan elfogadott elmélet

Bár az általánosan elfogadott elmélet szerint a bolygók fiatal csillagokat körülvevő gáz- és porkorongokból formálódnak, az olyan rendszerek, mint a TOI-5205 b, komoly kihívást jelentenek, mivel nehezen magyarázható, miként jöhet létre egy ilyen nagy tömegű bolygó egy kisméretű csillag közvetlen közelében.

A bolygót 2023-ban erősítették meg a TESS űrtávcső adatai alapján, majd a James Webb segítségével most először vizsgálták meg részletesen a légkörét. Három fedési esemény elemzése után a kutatók arra jutottak, hogy a légkör hidrogénhez viszonyított nehézelem-aránya jelentősen alacsonyabb, mint a Jupiter esetében, sőt még a központi csillag fémességét sem éri el, ami példátlan az eddig tanulmányozott óriásbolygók között. Az adatok metán és hidrogén-szulfid jelenlétét is kimutatták az atmoszférában – írja a ScienceDaily.

A bolygó belső szerkezete

A bolygó belső szerkezetének modellezésével a Zürichi Egyetem kutatói arra a következtetésre jutottak, hogy a teljes bolygó tömege alapján akár százszor több nehéz elemet is tartalmazhat, mint amennyit a légkör sugall. Kanodia szerint „a mérések jóval alacsonyabb fémességet mutattak, mint amit a bolygó teljes összetételére vonatkozó modelljeink előre jeleztek, amelyeket a tömeg és a sugár alapján számítunk ki.

Ez arra utal, hogy a nehéz elemek a kialakulás során befelé vándoroltak, így a belső rétegek és a légkör ma már nem keverednek.” Hozzátette, „az eredmények összességében egy rendkívül szénben gazdag és oxigénben szegény légkört valószínűsítenek.”

Jelenleg is zajlanak a vizsgálatok

A vizsgálat a Red Dwarfs and the Seven Giants nevű program része, amely a vörös törpecsillagok körül keringő óriásbolygókat kutatja abból a célból, hogy pontosabb képet kapjunk azok kialakulásáról, belső szerkezetéről és légköri sajátosságairól.

Emellett a kutatók figyelembe vették a csillag felszínén található csillagfoltok zavaró hatását is, amelyek bizonyos hullámhosszokon torzíthatják a méréseket és elfedhetik a valódi légköri jeleket. A korrekciók révén sikerült jelentősen javítani az adatok pontosságát, ami a jövőben más aktív csillagok körül keringő bolygók vizsgálatánál is kulcsfontosságú lehet.