Najbliższa młoda planeta wielkości Ziemi. Czemu jest tak ciekawa?

Ta cenna dla astronomów planeta pozasłoneczna ma rozmiary zbliżone do Ziemi, jest do niej trochę podobna, i jednocześnie znacznie od niej młodsza. Dzięki temu pozwala nam wejrzeć w odległą przeszłość naszego globu i lepiej zrozumieć jego ewolucję.

W chwili, gdy powstaje ten artykuł, ludzkość zna już 5678 potwierdzonych planet pozasłonecznych, czyli okrążających gwiazdy inne niż Słońce. Bieżące postępy w ich odkrywaniu (i katalogowaniu) można śledzić na tej stronie. Z każdym miesiącem do listy obcych światów dołączają kolejne – czasem zagadkowe i dość niespodziewane.

Z początkiem 2024 roku odkryto na przykład HD 63433 d – najmłodszą znaną obecnie planetę zbliżoną wielkością do Ziemi (nieznacznie od niej większą) i krążącą wokół pobliskiej gwiazdy podobnej do Słońca. Planety niewielkie oraz planety krążące wokół gwiazd typu słonecznego nie są dziś żadną nowością. Te drugie znamy od lat, a w roku 2019 za odkrycie egzoplanety okrążającej gwiazdę podobną do Słońca przyznano nawet Nagrodę Nobla. Cała atrakcja polega na tym, że znaleziony niedawno glob jest bardzo młody: ma tylko jakieś 400 milionów lat, a więc jest ponad 10 razy młodszy niż licząca 4,5 miliarda lat Ziemia. To jak gdyby żywe laboratorium i rzadka okazja do przyjrzenia się, w jaki sposób planety typu ziemskiego, czyli podobne do naszej, wyglądają i ewoluują na wczesnym etapie istnienia.

Znamy już kilkaset planet wielkości Ziemi, ale większość z nich ma, podobnie jak ona, miliardy lat. HD 63433 d jest w porównaniu z nimi niczym wczesny nastolatek. Może więc powiedzieć sporo o tym, jak inne znane już, podobne do Ziemi, ale starsze planety wyewoluowały do postaci gorących, zwykle pozbawionych atmosfer światów, które widzimy dziś w Galaktyce. A to pomoże lepiej zrozumieć nie tylko przeszłość i przyszłość skalistych planet Układu Słonecznego, w tym naszej, ale i być może dać odpowiedź na najważniejsze chyba pytanie: czy małych planet z wodą i atmosferą, takich jak współczesna Ziemia, jest więcej, czy może jest ona kosmicznym wyjątkiem.

Planety są pod pewnymi względami podobne do nas. Młodość planet, tak jak młodość człowieka, jest czasem wielkich przemian i ma wpływ na resztę ich życia. A życie młodocianych planet może być niełatwe. Właśnie w tym okresie istnienia są one bombardowane nie tylko kosmicznymi skałami, ale przede wszystkim silnymi, często niszczycielskimi wiatrami gwiazdowymi swoich macierzystych gwiazd. HD 63433 d raczej nie miała łatwej młodości, bo krąży bardzo blisko swojej gwiazdy: pełen jej obrót, czyli tamtejszy rok, to zaledwie 4,2 ziemskiego dnia.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Co więcej, jest to trzecia z kolei planeta odkryta na orbicie gwiazdy HD 63433, która znajduje się, jak na kosmiczne warunki, nie tak daleko od Ziemi, bo w odległości 73 lat świetlnych. Pozostałe dwie planety tego układu, HD 63433 b i c, są już znacznie większe i zalicza się je do tak zwanych mini-Neptunów. Okrążają one gwiazdę w dalszej odległości, rok na nich trwa do kilku tygodni, a zostały po raz pierwszy dostrzeżone przez inny zespół astronomów już w 2020 roku. W tym miejscu dodajmy, że małą literą "a" oznaczana jest w takich przypadkach gwiazda macierzysta, a literę "b" w nazwie otrzymuje pierwsza odkryta egzoplaneta, więc w tym konkretnym układzie znajdująca się najbliżej gwiazdy planeta skalista otrzymała oznaczenie "d" – nie dlatego, że jest daleko od gwiazdy, ale bo została odkryta jako ostatnia.

Na tę chwilę wydaje się, że w układzie HD 63433 nie ma więcej planet. A choć rok na HD 63433 d jest z ziemskiego punktu widzenia ekstremalnie krótki, to już dzień na niej trwa w zasadzie nieskończenie długo, gdyż planeta jest trwale związana pływowo, czyli zawsze zwrócona tą samą stroną w kierunku swej gwiazdy, podobnie jak nasz Księżyc względem Ziemi. Jedna strona globu, wiecznie skąpana w świetle i cieple gwiazdy, może dosłownie skwierczeć, bo temperatury na niej dochodzą do ponad tysiąca stopni Celsjusza. Cześć skał i minerałów zupełnie się tam roztapia.

Za to druga, zimniejsza półkula jest wiecznie spowita ciemnością. Sprawia to, że planeta raczej nie nadaje się do zamieszkania, nie jest też przyjazna życiu w znanej nam postaci, jednak nie możemy tego na pewno wykluczyć, bo wiele zależy jeszcze od charakterystyk atmosfery planety. A tych jeszcze nie znamy. Natomiast samo odkrycie tak młodej planety jest istotne, bo fakt, że okrąża ona młodą i podobną do Słońca gwiazdę, oznacza, że teraz i jeszcze przez pewien czas może ona mieć atmosferę. W każdym razie kwestia jej atmosfery jest warta zbadania.

Odkrywanie bardzo młodych planet nie jest proste. Wynika to między innymi z faktu, że w rzeczywistości żyjemy w dość starej galaktyce. Słońce znajduje się w obszarze Drogi Mlecznej, którego wiek szacuje się na około 4,5 miliarda lat, co oznacza, że wielu naszych gwiazdowych i planetarnych sąsiadów jest mniej więcej w podobnym samym wieku. Nastoletnia HD 63433 d, ze swoją gwiazdą podobną do Słońca, to absolutnie jedno z pierwszych takich znalezisk. Odkryto ją dzięki analizie danych z satelity Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).

Naukowcy znaleźli w nich charakterystyczne spadki jasności gwiazdy macierzystej układu HD 63433, powodowane przez ciemniejsze planety przechodzące przed jej tarczą z perspektywy ziemskiego obserwatora. Po usunięciu tych znanych już przedtem sygnałów z dwóch wcześniej odkrytych tam planet zespół zauważył dodatkowy, powtarzający się sygnał zgodny z charakterystyką tranzytującej planety wielkości Ziemi.

Co ciekawa, gwiazdę układu możemy przy odrobinie wysiłku zobaczyć na własne oczy. HD 63433 znajduje się w gwiazdozbiorze Bliźniąt i świeci z jasnością 6,9 mag, nie jest więc na tyle jasna, by była widoczna gołym okiem, ale łatwo ją dostrzec przez lornetkę.

Podsumowując, układ planetarny HD 63433 może pomóc nam zrozumieć ewolucję planet o rozmiarach Ziemi w pierwszych miliardach lat ich istnienia. Pomocne jest to, że gwiazda tego układu jest tak bliska i jasna, bo dzięki temu można będzie scharakteryzować skład atmosfer planet b i c przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. A gdy poznamy lepiej te dwie planety, pewnie dowiemy się jeszcze więcej o trzeciej, być może najciekawszej z nich.

Czy HD 63433 d faktycznie posiada atmosferę? W jakim tempie wiatry gwiazdowe ją niszczą? A może więcej małych planet typu ziemskiego ma atmosfery lub przeciwnie, są one niezmiernie rzadkie? Tak czy inaczej, badając szczegółowo egzoplanety takie jak HD 63433 d, możemy dowiedzieć się już teraz więcej o ewolucji planet podobnych do Ziemi. Bez cofania się w czasie lub czekania miliony lat na zmiany zachodzące powoli na jednej z nich.