W kosmosie znajduje się ogromna, tajemnicza planeta, która nie powinna istnieć.

Wyobrażenie artysty ukazujące ogromną planetę gazową orbitująca wokół małego czerwonego karła o nazwie TOI-5205. 
Zdjęcie: Katherine Cain, Instytut naukowy Carnegie

Około 285 lat świetlnych od naszego systemu słonecznego znajduje się małe, urocze kosmiczne osiedle. Jego „słońce”, to bardzo małe, świecące karmazynowe ciało niebieskie o nazwie TOI-5205 – czerwony karzeł.

Jak wynika z pracy opublikowanej w tym tygodniu w The Astronomical Journal, przestrzeni kosmicznej zlokalizowaliśmy tylko jedną planetę obok TOI-5205.
Naukowcy nazwali ją TOI-5205b. Tak, to określenie jest dość formalne, ale trzeba przyznać, że jest też całkiem urocze.

OK, przechodząc do konkretów.

To całkiem typowe dla czerwonych karłów, że przyczepiają planety do siebie, ponieważ są tylko o połowę gorętsze od Słońca i mają bardzo niską luminancję, a mimo to są znane z wyjątkowo długiego istnienia. TOI-5205 ma temperaturę około 3.500 Kelwinów (3.227 stopni Celsjusza), w przeciwieństwie do naszego Słońca, którego temperatura wynosi 5.800 Kelwinów (5.526 stopni Celsjusza).

Jednakże, są dwa osobliwe aspekty towarzyszące TOI-5205 i TOI-5205b.

Po pierwsze, nie oczekuje się, że czerwone karły będą sąsiadować z gazowymi olbrzymami - ale tak dokładnie jest w przypadku TOI-5205b. Po drugie, gwiazdy słońcopodobne zazwyczaj goszczą planety znacznie mniejsze od nich samych.

"Gwiazda TOI-5205 jest zaledwie około cztery razy większa od Jowisza, a jednak udało jej się uformować planetę wielkości Jowisza, co jest zaskakujące!". Stwierdził tak w oświadczeniu Shubham Kanodia, astronom z Instytutu Nauki Carnegie i współautor badania. "W oparciu o nasze obecne zrozumienie zjawiska formowania się planet, TOI-5205b nie powinno istnieć".

„Jest to planeta „niemożliwa”.”

Aby przedstawić różnicę w rozmiarach, Kanodia proponuje przekonującą analogię. 

Planetę podobną do Jowisza krążącą wokół gwiazdy podobnej do Słońca można porównać do grochu krążącego wokół grejpfruta. Jednak TOI-5205b krążąca wokół TOI-5205 przypomina raczej groszek krążący wokół cytryny.

Dla jasności, coś tak dużego jak Jowisz nie może być uznane jako mniejsze - a co dopiero TOI-5205b, które jest wielokrotnie większe od Jowisza. W zasadzie, gdyby wziąć każdą planetę w naszym układzie słonecznym, połączyć ich masy i pomnożyć sumę przez dwa, otrzymalibyśmy kawałek o wielkości naszego tego olbrzyma.

Mimo to, setki Jowiszów mogłyby zmieścić się wewnątrz naszego Słońca. Tylko cztery TOI-5205b mogłyby się zmieścić w swoim słońcu.

Porównanie rozmiarów po lewej przedstawiające orbitowanie TOI-5205b wokół TOI-5205, a po prawej wokół naszego słońca.

Zdjęcie: Katherine Cain, Instytut Nauki Carnegie

Co więc mogło się wydarzyć, gdy po raz pierwszy powstał układ słoneczny TOI-5205, aby spowodować tak dziwne zjawisko? Prosta odpowiedź brzmi: jeszcze nie wiemy. Co więc mogło się wydarzyć, gdy po raz pierwszy powstał układ słoneczny TOI-5205, aby spowodować tak dziwne zjawisko? Prosta odpowiedź brzmi: jeszcze nie wiemy. Kanodia i inni badacze mają pewne przypuszczenia, ale ostatecznie mówią, że będą musieli dokładniej przeanalizować to zjawisko, aby wyciągnąć konkretne wnioski. A rozwiązanie tej tajemnicy może na zawsze zmienić naszą wiedzę o teorii formowania się planet.

"Wiemy, że TOI-5205b istnieje, dlatego widzimy pewną lukę w naszym zrozumieniu wnętrz planetarnych lub procesu formowania się planet (lub wszystkich powyższych!)," napisał Kanodia we wpisie na blogu.

W skrócie, gdy młode gwiazdy przemierzają kosmos, zwykle otaczają je dyski gazów, odłamków skalnych i pyłu.

Według ustalonego modelu formowania się planet - by stworzył się gazowy olbrzym taki jak Jowisz i TOI-5205b - potrzeba około masa dysku musi być podobna do masy 10 naszych Ziemii, aby stworzyć skaliste jądro planety. Według ustalonego modelu formowania się planet - by stworzył się gazowy olbrzym taki jak Jowisz i TOI-5205b - potrzeba około masa dysku musi być podobna do masy 10 naszych Ziemii, aby stworzyć skaliste jądro planety. Następnie, tony gazu z dysku zaczynają gromadzić się wokół tego rdzenia i ostatecznie zmieniają się w masywne, bujne światy, takie jak mandarynkowa ikona naszego Układu Słonecznego.

Ale początkowy dysk TOI-5205 nie powinien mieć wystarczającej ilości tych gazowych gigantów, aby uformować planetę podobną do Jowisza.

Według ustalonego modelu formowania się planet - by stworzył się gazowy olbrzym taki jak Jowisz i TOI-5205b - potrzeba około masa dysku musi być podobna do masy 10 naszych Ziemii, aby stworzyć skaliste jądro planety. Następnie, tony gazu z dysku zaczynają gromadzić się wokół tego rdzenia i ostatecznie zmieniają się w masywne, bujne światy, takie jak mandarynkowa ikona naszego Układu Słonecznego.

 Ale początkowy dysk TOI-5205 nie powinien mieć wystarczającej ilości tych gazowych gigantów, aby uformować planetę podobną do Jowisza.

 "Na początku, jeśli dysk nie ma wystarczającej ilości skalistego materiału, aby uformować jądro, gazowy olbrzym nie uformuje się" - powiedział Kanodia. "A jeśli dysk wyparuje zanim powstanie jądro, wtedy nie utworzy się gazowy olbrzym.

 "Lecz," kontynuował Kanodia, "TOI-5205b uformował się mimo tego."

Katherine Cain, Instytut Nauki Carnegie 

Z drugiej jednak strony, dzięki stosunkowo niewielkiej różnicy rozmiarów tych obiektów (gdy TOI-5205b przechodzi przed swoją gwiazdą z naszego punktu widzenia, blokuje nawet 7 procent światła gwiazdy), para ta jest dość łatwa do zbadania. 

Naukowcy są szczególnie zainteresowani wykorzystaniem w tych badaniach pionierskiego teleskopu Jamesa Webba, która pomoże im zrozumieć niezwykłą historię układu gwiazdy TOI-5205. Jest on w stanie oceniać kosmos przez niefiltrowaną soczewkę. W ciągu nieco ponad roku JWST zdołał już samodzielnie odnaleźć zupełnie nowy świat, stworzyć szczegółową reprezentację chemicznego obrazu gwiazdy, a wkrótce może nawet przeanalizować potencjalnie najmłodszą egzoplanetę w historii.

Kanodia na swoim blogu umieścił następujące pytanie: "TOI-5205 b (choć zdecydowanie wyjątkowe) nie jest jedyną taką planetą. Jeśli tak, to jak często tworzą się te niemożliwe planety?".