Szuperföldek és felpuffadt mini-Neptunuszok

A szuperföldek a Földnél nagyobb kőzetbolygók, amelyek átmérője a Föld átmérőjének 1,6-szereséig tarthat; a mini-Neptunuszok kb. a Föld átmérőjének 2-4-szeresét érik el, és sűrű hidrogénből, héliumból álló gázburok veszi körbe a kőzetből, jégből álló szilárd magjukat. A csillagászati megfigyelések azonban meglehetősen kevés, e kettő közti méretkategóriába tartozó exobolygót találtak.

Nemrégiben két külön tanulmány is született az Astronomical Journalben, amelyek két mini-Neptunusz különös viselkedésén át megmagyarázzák a köztes méretek hiányát, többek közt a Hubble-űrteleszkóp és a Keck Obszervatórium által végzett megfigyelések segítségével.

Az egyik népszerű elmélet, amely megmagyarázta a köztes méretek hiányát, az az volt, hogy a mini-Neptunuszok a csillagukból érkező sugárzás miatt elveszítve a légkörüket csillagászati értelemben gyorsan (néhány százmillió év alatt) szuperföldekké válhatnak. Erre az elméletre most bizonyítékokat is találtak a szakemberek.

Egy fiatal, mintegy 600 millió éves csillag körül keringő exobolygó, a TOI 560.01 jelű mini-Neptunusz esetében azt észlelték, hogy a bolygó hélium-légköre gyorsan szökik. A másik eset egy 440 millió éves, vagyis szintén igen fiatal csillag körüli bolygókat vizsgálta, és míg a külső, mini-Neptunusz típusú (HD 63433 c) bolygója körül látszott hidrogén, a belső (HD 63433 b) bolygó körül nem. Michael Zhang, aki mindkét kutatást vezette, elmondta, hogy ez feltehetően annak köszönhető, hogy a belső bolygó már elveszítette a légkörét.

A bolygók légköri gázainak áramlási sebessége alapján a kutatók egyértelműnek látják a helyzetet: a gázok szöknek e bolygókról. A TOI 560.01 esetében a hélium másodpercenként 20 kilométeres sebességgel, míg a HD 63433 c hidrogénje másodpercenként 50 kilométeres sebességgel forog. E mini-Neptunuszok gravitációja pedig kevés ahhoz, hogy az ilyen gyorsan forgó gázokat képesek legyenek megtartani, vagyis a gázok elszöknek a légkörükből.

A TOI 560.01 légköre hatalmasra duzzadt a csillagából érkező sugárzás hatására: a bolygó méreténél 3,5-szer nagyobb, azonban ez még csak halvány árnyéka annak, amint a HD 63433 c légkörénél észleltek, ez ugyanis legalább 12-szerese a bolygója méretének!

A kutatók szerint a két jelenleg felpuffadt és szökésben lévő légkörű mini-Neptunusz csillagászati értelemben a közeli jövőben szuperföldekké válik majd, ahogy az elveszített légkör miatt lecsökken a méretük.