Buitenaardse planeet ter grootte van Neptunus, dichter dan staal, kan het gevolg zijn van een botsing met een gigantische planeet

De nieuwe reuzenplaneet is het bewijs van mogelijke planetaire botsingen

A NeptunusEen internationaal team van astronomen heeft een planeet ontdekt die een grotere dichtheid heeft dan staal, en zij denken dat de vorming ervan het gevolg kan zijn van de inslag van een gigantische planeet.

TOI-1853b is bijna twee keer zo zwaar als welke andere bekende planeet van dezelfde grootte dan ook, en de dichtheid ervan is ongelooflijk hoog, wat betekent dat het uit een grotere fractie rots bestaat dan normaal op deze schaal zou worden verwacht.

In de studie die vandaag (31 augustus) in het tijdschrift is gepubliceerd natuurWetenschappers onder leiding van Luca Nabuniello van de Universiteit van Rome Tor Vergata suggereren dat dit het gevolg is van planetaire botsingen. Deze enorme inslagen zouden een deel van de lichte atmosfeer en het water hebben verwijderd, waardoor een groot aantal rotsen achterbleef.

Senior onderzoeksmedewerker en co-auteur Dr. Phil Carter van Universiteit van BristolDe Faculteit Natuurkunde legde uit: ‘We hebben sterk bewijs van zeer actieve botsingen tussen planetaire lichamen in ons zonnestelsel, zoals de aanwezigheid van de maan van de aarde, en goed bewijs van een klein aantal exoplaneten.

“We weten dat er een grote diversiteit aan planeten is in exoplaneetsystemen; Velen van hen hebben geen equivalent in ons zonnestelsel, maar hebben vaak massa’s en samenstellingen tussen die van de rotsachtige planeten en Neptunus.Uranus (ijsreuzen).

Grafiek van TOI-1853b. Een recente studie in het tijdschrift natuur Het benadrukt de unieke kenmerken van de planeet, die bijna twee keer zoveel massa heeft en een ongewoon hoge dichtheid heeft als andere planeten van vergelijkbare grootte. Krediet: Luca Nabuniello

Modellering van extreme planetaire invloeden

“Onze bijdrage aan de studie was het modelleren van de intense gigantische inslagen die de lichtere atmosfeer en het water/ijs van de oorspronkelijke grotere planeet zouden kunnen verwijderen om de maximaal gemeten dichtheid te produceren,” zei Carter.

“We ontdekten dat het protoplanetaire lichaam waarschijnlijk rijk aan water was en een intense gigantische impact heeft ervaren met een snelheid van meer dan 75 km/s om TOI-1853b te produceren zoals waargenomen.”

Deze planeet levert nieuw bewijs voor de prevalentie van gigantische botsingen bij de vorming van planeten in de hele Melkweg. Deze ontdekking helpt theorieën over planeetvorming op basis van het zonnestelsel te verbinden met de vorming van exoplaneten. De ontdekking van deze extreme planeet levert nieuwe inzichten op in de vorming en evolutie van planetaire systemen.

Een extreme planeet met onverwachte kenmerken

Afgestudeerde student en co-auteur Jingyao Du zei: “Deze planeet is zo geweldig! Normaal gesproken verwachten we dat planeten die uit deze hoeveelheid gesteente ontstaan, in gasreuzen veranderen Jupiter dat een dichtheid heeft die vergelijkbaar is met die van water.

“TOI-1853b is ongeveer zo groot als Neptunus, maar heeft een dichtheid die hoger is dan die van staal. Ons werk laat zien dat dit zou kunnen gebeuren als de planeet tijdens zijn vorming zeer energetische planetaire botsingen zou ervaren.

“Deze botsingen hebben een deel van de lichte atmosfeer en het water weggenomen, waardoor een dichte, rotsrijke planeet achterbleef.”

Het team is nu van plan gedetailleerde vervolgobservaties van TOI-1853b uit te voeren om te proberen eventuele resterende atmosfeer te detecteren en de samenstelling ervan te onderzoeken.

Universitair hoofddocent en co-auteur dr. Zoe Leinhardt concludeerde: “We hadden nog nooit zulke ernstige gigantische effecten onderzocht, omdat we dit niet verwachtten. Er moet nog veel werk worden verzet om de materiaalmodellen die ten grondslag liggen aan onze simulaties te verbeteren, en om het bereik van extreme gigantische effecten waarvoor ze zijn gemodelleerd uit te breiden.

Referentie: “Een enorme planeet ter grootte van Neptunus” door Luca Nabunello, Luigi Mancini, Alessandro Suzzetti, Aldo S. Bonomo, Alessandro Morbidelli, Jingyao Du, Li Zeng, Zoe M. Lenhart, Katia Piazza, Patricio E. Cubellos, Matteo Pinamonte, Daniele Lucci, Antonio Maggio, Mario Damaso, Antonino F. Lanza, Jack J. Lessauer, Karen A. Collins, Philip J. Carter, Eric LN Jensen, Andrea Pignamini, Walter Buchen, Luke G. Boma, David R. Ciardi, Rosario Cosentino, Silvano Desidera, Xavier Dumusque, Aldo FM Fiorenzano, Akihiko Fukui, Paolo Giacobe, Crystal L. Ginelka, Adriano Gedina, Gloria Giloy, Avet Harutyunyan, Steve B Howell, John M Jenkins, Michael B Lund, John F Kilkopf, Katie V. Lester, Luca Malavolta, Andrew W. Mann, Rachel A. Mattson, Elizabeth C. Matthews, Domenico Nardello, Norio Narita, Emmanuel Pace, Isabella Pagano, Enrique Bale, Marco Bedani, Sarah Seager, Joshua E. Schleder, Richard B. Schwartz, Avi Schborer, Joseph D. Twiken, Joshua N. Wayne, Carl Ziegler en Tiziano Zingales, 30 augustus 2023, hier beschikbaar. natuur.
doi: 10.1038/s41586-023-06499-2

Simulaties werden uitgevoerd met behulp van de rekenfaciliteiten van het Centre for Advanced Computing Research van de Universiteit van Bristol. Financiers zijn onder meer de Science and Technology Facilities Council (STFC) en de China Scholarship Council.