A kutatók úgy vélik, hogy ez az adott égitest kialakulási módjától is függ, amely többféle forgatókönyv szerint is lejátszódhat: "lentről felfelé", vagyis úgy, hogy a nagyobb égitesteket kialakító, kezdetben apró szemcsék további anyagbefogással növelik tömegüket bolygóvá, avagy "fentről lefelé", amikor egy kezdetben nagy tömegű gázfelhő több kisebb égitestté omlik össze. A (kis tömegű) bolygók általában az előbbi, a csillagok pedig az utóbbi forgatókönyv szerint keletkeznek az elméletek szerint. A nagy tömegű bolygók esete napjainkig erősen vitatott: az elméletek szerint mindkét említett forgatókönyv megvalósulhat.
Egy csillagászcsoport a nemrégiben a James Webb-űrtávcső használatával megvizsgálta a 29 Cygni b jelzésű exobolygót, amelynek tömege a Jupiterének 15-szöröse, így éppen a legnagyobb tömegű bolygók és a legkisebb tömegű csillagok közötti határréteget képviseli. (Ha egy égitest tömege meghaladja ezt a bizonyos határt, beindulhat benne a hidrogénfúzió, amely által csillagként jelenik meg az égen.) A 29 Cygni b vizsgálatával a kutatók megállapították, hogy az objektum valószínűleg "lentről felfelé" alakult ki, tehát nem a csillagokhoz, hanem a bolygókhoz hasonló módon. Ez a felfedezés pedig segít a legnagyobb tömegű bolygók kialakulásának mélyebb megértésében.
A gázóriás bolygók a csillagok körüli, gázzal és porral teli anyaggyűjtő korongokban alakulnak ki: a korongban lévő porrészecskék ütközésekkel összeállnak és így egyre nagyobb szemcsék alakulnak ki. Ezek közül a legnagyobb tömegűek további por- és gázanyagot fognak be környezetükbe gravitációs hatásuk révén, így bizonyos idő elteltével bolygókká alakulnak. Mivel a gázóriások kialakulása jóval több időt vesz igénybe, mint a kisebb tömegű kőzetbolygóké, nem meglepő, hogy egy csillag körüli korongból több kisebb tömegű és kevesebb nagyobb tömegű bolygó alakul ki, míg végül a korong anyaga csaknem teljes egészében beépül az újonnan kialakuló égitestekbe.
Ezzel ellentétben a csillagok a legelfogadottabb elméletek szerint úgy alakulnak ki, hogy egy nagy tömegű gázfelhő magja gravitációsan összeomlik, amelynek során a felhőmag egészen addig tömörödik, amíg be nem indulnak benne a fúziós folyamatok. Ez a gravitációs összeomlás elméletileg lehetséges a csillagok körüli anyaggyűjtő korongokban is: a kutatók ezzel a folyamattal magyarázzák például az anyacsillaguktól nagyon távol keringő, óriási gázbolygók kialakulását. A csillagtól távolodva ugyanis a körülötte lévő korong anyaga egyre ritkább, és így nehezen elképzelhető, hogy az ottani bolygók is tisztán "lentről felfelé" alakulnak ki.
A vizsgált 29 Cygni b létrejöttét mindkét folyamattal magyarázhatjuk: a 15 Jupiter-tömegű bolygó a rendszer központi csillagától olyan messze kering, mint a Naptól az Uránusz, s épp ezért nem egyértelmű a keletkezés mechanizmusa. A vizsgálat során a csillagászok közvetlen módon is képet alkottak a bolygóról a James Webb-űrtávcső közeli infravörös kamerájával, valamint megvizsgálták az égitest kémiai összetételét.
Ennek során megállapították, hogy a 29 Cygni b a rendszer központi csillagához képest sok fémet (vagyis hidrogénnél és héliumnál nehezebb elemet) tartalmaz, amely arra utal, hogy anyagát a csillag körüli akkréciós korongból gyűjtötte össze. Emellett arra is fény derült, hogy a bolygó keringése és a központi csillag forgása egyirányú, és így még valószínűbbé vált az az elmélet, miszerint a bolygó az anyaggyűjtő korongból alakult ki, nagy valószínűséggel rendkívül gyors anyagbefogás révén.
A kutatócsoport tagjai a későbbiekben még három hasonló bolygót szeretnének megvizsgálni, hogy még többet tárjanak fel a legnagyobb tömegű bolygók keletkezési mechanizmusát illetően.
A cikk forrása: https://esawebb.org/news/weic2607/
Szerző: Könyves-Tóth Réka, Tudományos munkatárs
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet