Eksoplanet Kepler-1520b je tako blizu svoji zvezdi gostiteljici, da orbito opravi v nekaj več kot pol dneva. V tej neposredni bližini je Kepler-1520b tesno zaprt v gravitacijski stabilnosti, tako da je ena polovica planeta ves čas obrnjena proti zvezdi, druga polovica pa ves čas obrnjena stran. Na žalost za Kepler-1520b ta postavitev obrne zvezdno stran planeta v vihravo maso staljenih kamnin in magme, ki počasi vre v vesolje.
Čeprav Kepler-1520b ni dolgo za to galaksijo, astronomi želijo izvedeti več o razpadajočem svetu, nameščenem približno 2000 svetlobnih let od Zemlje. Repi iz prahu in naplavin na planetu, ki je podoben kometu, bi lahko omogočili vpogled v temeljni proces tvorjenja vseh planetov v galaksiji. Novi teleskopi, kot je Nasin vesoljski teleskop James Webb, ki naj bi bil predstavljen leta 2021, bodo morda lahko zaznali oblak za Kepler-1520b in še dvema počasi razpadajočima svetoma.
"Sestava v eksoplanetnem sistemu bi se lahko bistveno razlikovala od sončnega sistema, " pravi Eva Bodman, raziskovalka eksoplanetov z univerze v državi Arizona. Ko se odkriva vedno več eksoplanetov, so astronomi presenečeni nad tem, kako edinstven je naš sončni sistem z drugih planetov, ki krožijo okoli drugih zvezd. Bodman se je odločil ugotoviti, ali je mogoče izmeriti sestavo majhnega, skalnega, razpadajočega eksoplaneta s preučevanjem naplavin, ki potujejo. Toda prišlo je do težave.
Če opazite prstni odtis skalnih elementov, je treba preučevati svetovne infrardeče svetove. Zemeljski teleskopi niso dovolj občutljivi, da bi jih opazili, pri čemer ostajata le NASA-in kmalu upokojeni vesoljski teleskop Spitzer in SOFIA, teleskop, ki se nad atmosfero nahaja na krovu Boeinga 747. Noben instrument nima dometa za iskanje skalnega materiala, Bodman pravi. Toda James Webb, zasnovan za preučevanje eksoplanetov v infrardeči povezavi, pa tudi starodavnih galaksij in najbolj oddaljenih predmetov vesolja, bi moral imeti možnost, da pokuka skozi oblake naplavin in prepozna nekatere njihove sestavine.
Vesoljski teleskop James Webb, ki naj bi ga začeli izvajati leta 2021, bi bil lahko dovolj močan za merjenje notranjih kompozicij skalnih eksoplanetov, saj jih raztrgajo njihove zvezde. (NASA) "Webb bi lahko izmeril relativno številčnost različnih mineralov, " pravi Bodman. "Iz tega lahko sklepamo, da je bila geokemija notranjosti teh planetov prej, preden so se začeli razpadati." Ugotovitve Bodmanove in njene ekipe o izvedljivosti preučevanja razpadajočih eksoplanetov so bile objavljene v reviji Astronomical Journal konec lanskega leta.
**********
Leta 2012 so znanstveniki, ki so pregledali podatke iz Nasinega vesoljskega teleskopa Kepler, odkrili znake, da se svet počasi razjeda zaradi toplote in pritiska, Kepler-1520b. V naslednjih letih so med tisočimi eksoplaneti, ki jih je odkril Kepler in njegova razširjena misija K2, našli še dva planeta. Ta kamnita telesa obkrožajo svoje zvezde v le nekaj urah in se ponašajo s temperaturo kar 4.200 stopinj Celzija (7.640 stopinj Fahrenheita) na pregretih območjih, ki so obrnjene proti zvezdam.
Ekstremne temperature povzročajo razpad planeta. "Vzdušje je samo skala, " pravi Bodman. "Ta vročinska atmosfera potiska to atmosfero kamnitih hlapov."
Sevanje, ki ga proizvajajo zvezde, potiska proti izpareni atmosferi planeta, kar ustvarja moten rep. Čeprav Kepler ni mogel neposredno izmeriti, kako veliki so pokriti planeti, simulacije kažejo, da so med velikostjo Lune in Marsa. Vsak bolj kompakten in razpadni proces se ustavi.
Vendar ti predmeti niso bili vedno tako majhni in zakrknjeni. Domneva se, da sta Kepler-1520b in druga dva podobna predmeta nastala kot plinska velikana, nato pa sta se preselila proti zvezdam gostiteljem in bila odstranjena vse do skalnega jedra.
V zadnjih letih so znanstveniki eksoplanetov zelo napredovali pri preučevanju atmosfere velikih, plinastih planetov, ki krožijo okoli drugih zvezd. Večina tega materiala je bogata z vodikom in helijem in ga je mogoče prepoznati z NASA-inim vesoljskim teleskopom Hubble. Toda kamniti materiali sodijo na drugačen del spektra, "v valovnih dolžinah, ki jih Hubble trenutno ne more doseči, " pravi Knicole Colon, raziskovalna astrofizičarka iz Nasinega vesoljskega letališkega centra Goddard v Marylandu, ki je preučeval razpadajoči planet K2-22. "Z Jamesom Webbom bi lahko prišli do teh valovnih dolžin."
Z uporabo Webba za lov na materiale, kot so železo, ogljik in kremen, bi astronomi bolje razumeli, kaj se dogaja znotraj oddaljenih svetov. "Če bi nam uspelo zaznati katero koli od teh lastnosti, bi lahko z gotovostjo povedali, kaj so ta skalnata telesa odstranjena, " pravi Colon. "To bi vsekakor lahko bilo zelo koristno za razumevanje skalnih eksoplanetov na splošno."
Planeti se oblikujejo iz oblaka ostankov prahu in plina po rojstvu zvezde. Znanstveniki menijo, da so svetovni svet osončja ustvarili s postopkom, imenovanim prodnatost, v katerem se majhni koščki prahu in plina sestavijo, da bi naredili večje in večje predmete. Sčasoma jedra plinskih velikanov postanejo dovolj masivna, da privabijo preostali plin in tvorijo svojo gosto atmosfero. Toda natančne korake je še vedno težko določiti.
Notranjost planetov okoli drugih zvezd bi bila različna glede na elemente, ki jih najdemo v določenem okolju. Če razvrstite te razlike, bi lahko raziskovalcem pomagali bolje razumeti tiste mučne prve korake oblikovanja planetov.
Umetnikov prikaz skalnega eksoplaneta v velikosti Zemlje, ki kroži okoli druge zvezde. (NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle) "Ni razloga, da bi se sončni sistem razlikoval od eksoplanetov, in obratno, " pravi Colon. "Vsi smo planeti, zato smo se vsi oblikovali na verjetno podobne načine. Razumevanje teh planetov je še en korak v širšo sliko."
Toda tudi pri podobnih procesih tvorbe Bodman sumi, da planeti okoli drugih zvezd morda ne bi bili videti tako znani. "Sestava v eksoplanetnem sistemu bi se lahko bistveno razlikovala od sončnega sistema, " pravi.
Čeprav bo Webb lahko izsiljeval samo informacije o sestavi eksoplanetov, lahko napredni instrumenti nekega dne omogočijo razpadlim planetom, da razkrijejo še več o sebi. Ko planeti propadajo, bi astronomi lahko gledali notranjost brez primere, morda vse do jedra. "Teoretično bi lahko vedeli več o teh eksoplanetih kot celo o Zemlji in vsekakor več kot o drugih planetih v osončju, " pravi Bodman.
**********
Za razliko od zvezd, ki lahko svetijo več deset milijard let, se zdrobljeni svetovi držijo le razmeroma kratek čas. Simulacije kažejo, da imajo planeti, kot je K2-22, le približno 10 milijonov let, preden jih popolnoma uničijo. In ker so vse tri svetovne orbite zvezde, stare več milijard let, verjetno že dolgo niso bile na svojih trenutnih položajih.
Bodman in Colon menita, da sta se obsojeni planeti verjetno oblikovali daleč v svojem sistemu in se nato sčasoma preselili navznoter. Interakcije z drugimi planeti bi jih lahko zasukale na njihovih usodnih poteh, čeprav so vsi trije ti razpadajoči planeti edini znani sateliti njihovih gostiteljskih zvezd. Bodman pravi, da so verjetno svetovi šele pred kratkim začeli tesno orbito svojih zvezd, a kako so se pojavili, ostaja odprto vprašanje.
Kratka življenjska doba razpadajočega planeta - le delček daljše življenjske dobe zvezde - je verjetno razlog, da so našli tako malo teh svetov. "Definitivno so redki, " pravi Bodman.
Obe ženski se strinjata, da obstaja velika možnost, da se v podatkih Keplerja nahajata še en ali dva razpadajoča eksoplaneta, zlasti najnovejši rezultati K2. In nedavno predstavljeni Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), ki je našel že na stotine novih planetov, bo ustvaril še več.
"Mislim, da bo trajalo nekaj časa, da se vse preusmeri, vendar upam, da jih bomo našli še več, " pravi Colon.
