Τα μικροσκοπικά «βότσαλα» που απέμειναν από τον σχηματισμό ενός άστρου τροφοδότησαν την ανάπτυξη ενός από τους πιο παράξενους και ακραίους κόσμους που έχει γνωρίσει ποτέ η ανθρωπότητα.
Ο λόγος για τον διάσημο Tylos, ή WASP-121b, έναν αέριο γίγαντα εξωπλανήτη σε απόσταση περίπου 880 ετών φωτός, τόσο κοντά στο μητρικό του άστρο που η ατμόσφαιρά του είναι γεμάτη σύννεφα από εξατμισμένο μέταλλο.
Τώρα, νέες παρατηρήσεις δείχνουν ότι αυτός ο κόσμος – ένας από τους πιο μελετημένους στον Γαλαξία – σχηματίστηκε από τη σκόνη και τα πετρώματα που περιέβαλλαν το άστρο κατά τα πρώτα στάδια σχηματισμού του συστήματος.
WASP-121b: Η καπνισμένη απόδειξη
Το αποδεικτικό στοιχείο; Το μονοξείδιο του πυριτίου – σύννεφα από εξατμισμένο πέτρωμα. Χάρη στο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), μια ομάδα αστρονόμων εντόπισε αυτό το μόριο στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη, μαζί με νερό, μονοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο.
«Οι σχετικές αφθονίες άνθρακα, οξυγόνου και πυριτίου προσφέρουν πληροφορίες για το πώς σχηματίστηκε αυτός ο πλανήτης και πώς απέκτησε τα υλικά του», εξηγεί ο αστρονόμος Τόμας Έβανς-Σόμα από το Πανεπιστήμιο του Νιουκάστλ στην Αυστραλία, που ηγήθηκε της έρευνας.
Ο Tylos έχει περίπου 1,75 φορές την ακτίνα, αλλά μόλις 1,16 φορές τη μάζα του Δία και περιφέρεται γύρω από ένα άστρο τύπου F με το όνομα Ντιλμούν, που έχει 1,5 φορές την ακτίνα του Ήλιου, σε μια φρενήρη τροχιά μόλις 30 ωρών. Είναι τόσο κοντά στο άστρο που εξατμίζεται κυριολεκτικά, με την ατμόσφαιρά του να διογκώνεται λόγω της έντονης θερμότητας.
Ιδανικός για μελέτη
Καθώς περνάει μπροστά από τον Ντιλμούν σε σχέση με τη Γη, ο Tylos βρίσκεται σε ιδανική διάταξη για μελέτη. Μέρος του φωτός του άστρου περνά μέσα από την διογκωμένη ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη και αλλοιώνεται από τα μόρια που την αποτελούν. Οι αστρονόμοι μπορούν να μελετήσουν αυτά τα αχνά σήματα και να αναγνωρίσουν ποια μόρια ευθύνονται για τις μεταβολές.
Ο Tylos είναι αυτό που ονομάζουμε καυτός Δίας – αέριοι γίγαντες σε αδιανόητα κοντινές αποστάσεις από το μητρικό τους άστρο. Η ύπαρξή τους παραμένει αίνιγμα: δεν μπορούν να σχηματιστούν τόσο κοντά στο άστρο, γιατί η ακτινοβολία και οι αστρικοί άνεμοι εμποδίζουν τη συσσώρευση αερίου. Η επικρατέστερη θεωρία είναι ότι σχηματίζονται μακριά και μεταναστεύουν προς τα μέσα.
Το μονοξείδιο του πυριτίου ανιχνεύθηκε για πρώτη φορά στην ατμόσφαιρα εξωπλανήτη σε εργασία του 2022. Είναι ένα σπάνιο και δύσκολο να ανιχνευθεί μόριο. Όμως ο συνδυασμός μορίων στην ατμόσφαιρα του Τύλου βοήθησε την ομάδα του Έβανς-Σόμα να εντοπίσει τον τόπο γέννησης του εξωπλανήτη.
Από βότσαλα σε πλανήτες
Τα άστρα γεννιούνται από πυκνά νέφη μοριακού αερίου. Καθώς περιστρέφονται, το υλικό σχηματίζει έναν δίσκο που τροφοδοτεί το αναπτυσσόμενο άστρο. Όταν το άστρο γίνει αρκετά ισχυρό ώστε να διώξει το υλικό με τους αστρικούς του ανέμους, η ανάπτυξή του σταματά και το υπόλοιπο υλικό στον δίσκο συγκεντρώνεται σε μικρά βότσαλα από σκόνη και πάγο, τα οποία με τη σειρά τους σχηματίζουν πλανήτες.
Σε μικρότερες αποστάσεις από το άστρο, ο πάγος εξαχνώνεται και γίνεται αέριο. Αυτή η περιοχή λέγεται γραμμή πάγου και κάθε είδος πάγου έχει διαφορετικό σημείο εξάχνωσης.
Μελετώντας τις αναλογίες μορίων στην ατμόσφαιρα του Τύλου, οι ερευνητές κατέληξαν στο ότι ο εξωπλανήτης σχηματίστηκε σε απόσταση όπου το μεθάνιο ήταν σε αέρια μορφή, αλλά ο πάγος παρέμενε στερεός.
Στο Ηλιακό Σύστημα, αυτή η απόσταση βρίσκεται μεταξύ των τροχιών του Δία και του Ουρανού. Δεδομένου ότι ο Ντιλμούν είναι θερμότερος από τον Ήλιο μας, η αντίστοιχη απόσταση για τον Τύλο θα ήταν ακόμα μεγαλύτερη – γεγονός που υποδηλώνει πως χρειάστηκε να μεταναστεύσει σημαντικά προς τα μέσα. Πρόκειται για μια από τις πιο ισχυρές ενδείξεις που έχουμε για τον τρόπο σχηματισμού και εξέλιξης του καυτού Δία.
Μυστήρια στη σκοτεινή πλευρά
Ωστόσο, υπάρχει και ένα άλλο μυστήριο. Το μεθάνιο ανιχνεύθηκε στη νυχτερινή πλευρά του εξωπλανήτη, η οποία είναι μονίμως στραμμένη μακριά από τον Ντιλμούν. Το μεθάνιο είναι ασταθές σε υψηλές θερμοκρασίες και δε θα έπρεπε να ανιχνεύεται ούτε εκεί, δεδομένου ότι όταν μετακινείται από την ημερήσια πλευρά θα έπρεπε να παραμένει αόρατο στο ίδιο υψόμετρο.
Η αφθονία μεθανίου σε μεγάλο υψόμετρο στη νυχτερινή πλευρά του Τύλου υποδηλώνει ενδιαφέρουσες ατμοσφαιρικές διαδικασίες. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι πρόκειται για κατακόρυφη ανάμειξη – ισχυρές ανοδικές ροές που μεταφέρουν το μεθάνιο από βαθύτερα στρώματα προς την ανώτερη ατμόσφαιρα, όπου μπορεί να ανιχνευθεί από το JWST.
«Αυτό προκαλεί τις δυναμικές θεωρίες των εξωπλανητών, οι οποίες πιθανότατα θα πρέπει να προσαρμοστούν για να αναπαράγουν την ισχυρή κατακόρυφη ανάμειξη που ανακαλύψαμε στη νυχτερινή πλευρά», δηλώνει ο Έβανς-Σόμα.
Παρόλο που έχουμε μελετήσει τον Τύλο περισσότερο από τους περισσότερους από τους σχεδόν 6.000 επιβεβαιωμένους εξωπλανήτες, αυτός ο παράξενος, «λιωμένος» κόσμος εξακολουθεί να έχει πολλά να μας διδάξει για τους πλανήτες του Γαλαξία.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Astronomy.
