Supermassieve exoplaneet ter grootte van Neptunus heeft een dichtheid die hoger is dan die van staal
Astronomen denken dat de bijzondere samenstelling van de planeet TOI-1853b, zo groot als Neptunus, het resultaat is van een gigantische planetaire botsing.
TOI-1853, ook bekend als TYC 1468-1031-1 en TIC 73540072 is een rustige kleine ster van spectraalklasse K2 met een massa van ± 0,85 zonsmassa. De ster bevindt zich op een afstand van ± 545 lichtjaar van de Zon in de richting van het sterrenbeeld Boötes – Ossenhoeder. Om TOI-1853 draait met een periode van 1,24 dagen een grote exoplaneet, TOI-18853b genoemd.
De exoplaneet heeft een straal van 3,5 keer de straal van de Aarde, een massa van 73 keer de Aarde en dat is bijna twee keer zoveel als iedere andere tot nu toe bekende exoplaneet met de grootte van Neptunus. De dichtheid bedraagt maar liefst 9,7 gram.cm-3.
De eigenschappen van TOI-1853 zijn een puzzel voor conventionele theorieën over planeetvorming en evolutie en zouden het resultaat kunnen zijn van verschillende botsingen van protoplaneten of het uiteindelijke resultaat van een planeet oorspronkelijk in een sterk excentrische baan die later dichter naar zijn moederster is gemigreerd.
Volgens de onderzoekers hebben ze sterk bewijs voor hoogenergetische botsingen tussen planeetachtige objecten in ons jonge zonnestelsel, zoals het bestaan van de Aardse Maan, en sterk bewijs van een klein aantal exoplaneten.
Het is bekend dat er een grote variatie is in de verschillende planeetsystemen: heel veel lijken totaal niet op ons zonnestelsel maar hebben vaak massa’s en samenstellingen die zich tussen die van rotsachtige planeten en planeten als Saturnus en Neptunus bevinden.
Om TOI-1853b te kunnen laten ontstaan bepaalden ze dat het oorspronkelijke planeetachtige object vermoedelijk waterrijk was en een gigantische inslag onderging met een snelheid die groter was dan 75 kilometer per seconde.
Volgens de onderzoekers is de planeet erg verrassend. Normaal gesproken verwacht men dat planeten die zich met zoveel gesteente vormen, gasreuzen zoals Jupiter zullen worden, die een dichtheid hebben die vergelijkbaar is met die van water.
Hun werk laat zien dat dit kan gebeuren als de planeet tijdens zijn ontstaan extreem energetische planeet-planeetbotsingen heeft meegemaakt. Deze botsingen hebben een deel van de lichtere atmosfeer en het lichtere water meegenomen waardoor een planeet met een aanzienlijke concentratie rotsen en een hoge dichtheid achterbleef. Omdat men ze niet had verwacht waren dergelijke extreme inslagen nooit eerder onderzocht.
Er zal nog heel veel werk verzet moeten worden om de materiaalmodellen die ten grondslag liggen aan onze simulaties te verbeteren en om het bereik van de extreem grote inslagen die worden gemodelleerd uit te breiden.
De ontdekking is beschreven in een artikel dat in het tijdschrift Nature is gepubliceerd.
Artikel: L. Naponiello et al. A super-massive Neptune-sized planet. Nature, published online August 30, 2023; doi: 10.1038/s41586-023-06499-2
Eerste publicatie: 5 september 2023
Bron: sci-news
