Eksoplanet Kepler-1520b je toliko blizu svojoj zvijezdi domaćinu da završi orbitu za nešto više od pola dana. U toj se blizini Kepler-1520b nalazi u gravitacijskoj stabilnosti, držeći da je jedna polovica planeta okrenuta prema zvijezdi, a druga polovica u svakom trenutku. Nažalost za Kepler-1520b, ovaj raspored pretvara zvijezdu stranu planeta u krupnu masu rastopljenih stijena i magmskih mora, polako kipajući u svemir.
Iako Kepler-1520b nije dugo za ovu galaksiju, astronomi su željni saznati više o raspadajućem svijetu, smještenom na oko 2000 svjetlosnih godina od Zemlje. Rep prašine i krhotina planeta poput komete mogao bi pružiti uvid u temeljni proces formiranja svih planeta u galaksiji. Novi teleskopi, poput NASA-inog svemirskog teleskopa James Webb koji bi trebao biti predstavljen 2021. godine, možda će moći ispitivati oblak iza Keplera-1520b i dva druga polako raspadajuća svijeta.
"Sastav u sustavu egzoplaneta mogao bi se bitno razlikovati od Sunčevog sustava", kaže Eva Bodman, istraživačica egzoplaneta sa Sveučilišta Arizona. Kako se otkriva sve više egzoplaneta, astronomi su pogođeni jedinstvenim izgledom našeg sunčevog sustava s drugih planeta koji kruže oko drugih zvijezda. Bodman je krenuo da utvrdi je li moguće izmjeriti sastav malog, kamenitog, raspadajućeg egzoplaneta proučavanjem krhotina koje su se kretale u jeku. No, nastao je problem.
Utvrđivanje otiska prstiju kamenitih elemenata zahtijeva proučavanje svjetova infracrvenom vezom. Zemaljski teleskopi nisu dovoljno osjetljivi da ih primijete, a ostavljaju samo NASA-in uskoro povučeni svemirski teleskop Spitzer i SOFIA, teleskop smješten iznad atmosfere na brodu Boeing 747. Nijedan instrument nema raspon za traženje kamenitog materijala, Bodman kaže. Ali James Webb, dizajniran za proučavanje egzoplaneta infracrvenom, kao i drevne galaksije i najudaljenije predmete svemira, trebao bi moći zaviriti kroz oblake krhotina i prepoznati neke njihove sastojke.
Svemirski teleskop James Webb, koji bi trebao biti predstavljen 2021. godine, mogao bi biti dovoljno moćan da mjeri unutarnje kompozicije stjenovitih egzoplaneta dok ih razdvajaju zvijezde. (NASA) "Webb bi mogao izmjeriti relativno obilje različitih minerala", kaže Bodman. "Iz toga možemo zaključiti geohemiju unutrašnjosti ovih planeta prije nego što su se one počele raspadati." Otkrića Bodman i njezinog tima o izvedivosti proučavanja raspadajućih egzoplaneta objavljena su u časopisu Astronomical Journal krajem prošle godine.
**********
U 2012. godini, znanstvenici su pregledavali podatke NASA-inog svemirskog teleskopa Kepler otkrili znakove svijeta koji se polako razbija od vrućine i pritiska, Kepler-1520b. Dva tisuće uništenih planeta pronađene su u sljedećim godinama među tisućama egzoplaneta koje je otkrio Kepler i njegova proširena misija K2. Kružite svojim zvijezdama u samo nekoliko sati, ova stjenovita tijela imaju temperaturu od čak 4.200 stupnjeva Celzijusa (7.640 stupnjeva Celzijevih stupnjeva) na pregrijanim područjima okrenutim prema zvijezdama.
Ekstremne temperature utječu na otapanje planeta. "Atmosfera je samo isparavanje kamena", kaže Bodman. "Čitava toplina planeta potiskuje atmosferu stijene."
Zračenje proizvedeno od zvijezda gura se protiv isparene atmosfere planete, stvarajući zamućen rep. Iako Kepler nije uspio izravno izmjeriti koliko su bili zagrljeni planeti, simulacije sugeriraju da se nalaze između veličine mjeseca i Marsa. Bilo kompaktniji, a proces raspada se zaustavlja.
Međutim, ti predmeti nisu uvijek bili tako mali i zakržljali. Smatra se da su Kepler-1520b i druga dva slična objekta formirana kao plinoviti divovi, nakon čega su se uselili prema zvijezdama domaćinima i bili oduzeti sve do kamene jezgre.
Posljednjih godina znanstvenici su egzoplaneti postigli veliki napredak proučavajući atmosferu velikih, plinovitih planeta u orbiti oko drugih zvijezda. Većina tog materijala bogata je vodikom i helijem, a može se prepoznati pomoću NASA-inog svemirskog teleskopa Hubble. Ali kameni materijali padaju na različit dio spektra, "u talasnim duljinama do kojih Hubble trenutno ne može doći", kaže Knicole Colon, astrofizičarka istraživanja iz NASA-inog centra za svemirske letove Goddard u Marylandu koja je proučavala raspadajući planet K2-22. "S Jamesom Webbom, mogli bismo izaći na te valne duljine."
Koristeći Webb u lovu na materijale poput željeza, ugljika i kvarca, astronomi bi stekli bolje razumijevanje o onome što se događa u dalekim svjetovima. "Da smo uspjeli otkriti bilo koju od ovih karakteristika, mogli bismo sa sigurnošću reći s čime su skinuta ta kamenita tijela", kaže Colon. "To bi definitivno moglo biti vrlo korisno za razumijevanje kamenih egzoplaneta općenito."
Planeti se formiraju iz oblaka ostatka prašine i plinova nakon rođenja zvijezde. Znanstvenici misle da su svjetovi Sunčevog sustava stvoreni postupkom poznatim kao šljunčana akumulacija u kojoj se mali komadići prašine i plina skupljaju kako bi napravili sve veće i veće predmete. Na kraju jezgre plinskih divova postaju dovoljno masivne da privlače ostatak plina, tvoreći svoju gustu atmosferu. Ali točne korake i dalje je teško utvrditi.
Interijeri planeta oko drugih zvijezda varirali bi ovisno o elementima koji se nalaze u tom određenom okruženju. Razvrstavanje ovih razlika moglo bi pomoći istraživačima da bolje razumiju one mučne prve korake formiranja planeta.
Umjetnički prikaz stjenovite egzoplanete veličine Zemlje u orbiti oko druge zvijezde. (NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle) "Nema razloga da se Sunčev sustav razlikuje od egzoplaneta i obrnuto", kaže Colon. "Svi smo mi planeti, pa smo se svi formirali na moguće slične načine. Razumijevanje ovih planeta još je jedan korak u širem smislu."
Ali čak i sa sličnim procesima formiranja, Bodman sumnja da planete oko drugih zvijezda možda ne izgledaju tako poznato. "Sastav u sustavu egzoplaneta mogao bi se bitno razlikovati od Sunčevog sustava", kaže ona.
Iako će Webb moći zadirkivati podatke o sastavu egzoplaneta, napredni instrumenti će jednog dana omogućiti raspadućim planetima da otkriju još više o sebi. Kako planete erodiraju, astronomi bi mogli vidjeti neviđeni interijer, možda sve do srži. "Teoretski bismo mogli znati više o tim egzoplanetima nego čak i o Zemlji, a definitivno više od ostalih planeta u Sunčevom sustavu", kaže Bodman.
**********
Za razliku od zvijezda, koje mogu blistati desetinama milijardi godina, usitnjeni se svjetovi zadržavaju samo relativno kratko vrijeme. Simulacije sugeriraju da planete poput K2-22 imaju oko 10 milijuna godina prije nego što su potpuno uništene. A zato što su sve tri svjetske zvijezde u orbiti stare nekoliko milijardi godina, vjerojatno već dugo nisu na svojim trenutnim položajima.
Bodman i Colon misle kako su se osuđene planete vjerojatno formirale daleko u njihovom sustavu, a zatim su se vremenom preselile prema unutra. Interakcije s drugim planetima mogle su ih usmjeriti na njihove sudbonosne putanje, mada su sva tri ta raspadajuća planeta jedini poznati satelit njihovih zvijezda. Bodman kaže da su vjerovatno da su svjetovi tek nedavno započeli blisku orbitu svojih zvijezda, ali kako su oni tamo ostali ostaje otvoreno pitanje.
Kratki vijek raspadajuće planete - samo djelić duljeg života zvijezde - vjerojatno je razlog zašto je tako malo ovih svjetova pronađeno. "Definitivno su rijetki", kaže Bodman.
Obje se žene slažu da postoji velika vjerojatnost da se u Keplerovim podacima nalaze još jedan ili dva raspadajuća egzoplaneta, posebno najnoviji rezultati K2. A nedavno lansirani Transiting Exoplanet Survey Satelit (TESS), koji je već pronašao stotine novih planeta, proizvest će još više.
"Mislim da će trebati neko vrijeme da pročistimo sve, ali nadam se da ćemo pronaći više", kaže Colon.
