Atmosfery niektórych planet znajdujących się poza Układem Słonecznym wycieka w przestrzeń kosmiczną, powodując, że stają się one coraz mniejsze. Atmosfery te nie są zdmuchiwane przez silne wiatry gwiazdowe, jak można było oczekiwać. Tracone są raczej z winy samych planet.
Sama ucieczka powietrza czy innych gazów z planety nie jest niczym nowym. Wiadomo nie od dziś, że około 90 ton powietrza z ziemskiego płaszcza ochronnego, odpowiedzialnego między innymi za utrzymanie tu życia, ucieka w przestrzeń kosmiczną każdego dnia przez to, że atmosfera Ziemi jest ogrzewana przez Słońce. Jednak przy tak powolnym tempie utraty masy całkowite ogołocenie naszej planety z atmosfery zajęłoby co najmniej 15 bilionów lat. Nie ma się więc czym martwić.
Jednak są i egzoplanety, szczególnie w gronie tych większych od Ziemi, ale nieco mniejszych od Neptuna, które dosłownie wypychają swoje atmosfery od wewnątrz w procesie znanym jako utrata masy napędzana przez jądro. Z nowych badań wynika, że mechanizm ten jest w stanie zmniejszyć "puchatą" planetę o rozmiarach mniejszych niż Neptun nawet do wielkości typowej super-Ziemi. Dzięki tym informacjom astronomowie dysponują wystarczająco wiarygodnymi danymi, aby wyjaśnić, dlaczego nie obserwuje się wielu egzoplanet o rozmiarach około 1,5 do dwóch razy większych od Ziemi, czyli pod względem średnicy dokładnie między super-Ziemiami a planetami typu pod-Neptunowego.
Dziś można już zatem stwierdzić, że ta luka nie jest przypadkowa. Dzieje się coś, co utrudnia planetom osiągnięcie lub utrzymanie takiego właśnie rozmiaru. Zespół badaczy podejrzewa, że to coś to promieniowanie pochodzące z wnętrza planet pod-Neptunowych, a konkretnie z ich gorących jąder, które wypychają w kosmos atmosferę, niejako wyciskając ją od spodu.
Alternatywną (ale mało prawdopodobną) teorią jest zjawisko zwane fotoewaporacją, w którym atmosfera planety zostaje zdmuchnięta w kosmos przez promieniowanie gwiazdy. Prawdopodobnie nie jest to dobre rozwiązanie zagadki, ponieważ uważa się, że proces ten zachodzi w ciągu pierwszych 100 milionów lat po powstaniu samej planety, podczas gdy w najnowszym badaniu poddano analizie znacznie starsze pod-Neptuny. Zespół analizował cechy egzoplanet zebranych podczas misji NASA Kepler 2 w poszukiwaniu pod-Neptunów krążących wokół gwiazd w dwóch gromadach gwiazd: M44 (Praesepe), w której znajduje się około 1000 gwiazd, oraz w Hiadach, w których jest około 500 gwiazd i które tworzą głowę konstelacji Byka. Mają one odpowiednio 600 milionów i 800 milionów lat.
W tym przedziale wiekowym prawie wszystkie gwiazdy posiadały planety typu pod-Neptuny z atmosferami, co sugeruje, że fotoewaporacja nie miała tam miejsca (w przeciwnym razie do tej pory całkowicie utraciłyby one swoje atmosfery). Jednak już w przypadku gwiazd starszych niż 800 milionów lat znajdujących się w bazie danych K2 okazało się, że tylko 25 procent z nich jest okrążana przez pod-Neptuny. Wiek wszystkich tych gwiazd jest zbliżony do miliarda lat, i właśnie dla gwiazd w tym wieku oczekuje się wystąpienia procesu utraty masy napędzanej przez jądro. Zatem, jak twierdzą autorzy badań, mechanizm związany z wypychaniem atmosfer od środka jest najbardziej prawdopodobną przyczyną ucieczki atmosfer na tych planetach.
Badania zostały opisane w artykule opublikowanym w 15 listopada w The Astronomical Journal.
Czytaj więcej:
Źródło: Space.com
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na ilustracji: Naukowcy znaleźli nowe dowody pokazujące, w jaki sposób pod-Neptuny mogą tracić atmosfery. Źródło: NASA, ESA, CSA i D. Player (STScI)
