Nowa planeta znajduje się stosunkowo niedaleko, bo zaledwie 730 lat świetlnych od Ziemi. W skali kosmicznej nie jest to dużo, wszak wystarczy sobie uświadomić, że dysk naszej galaktyki, Drogi Mlecznej, ma 100 000 lat świetlnych średnicy. Gdyby zatem spojrzeć na galaktykę jako całość, to nowo odkryta planeta TOI-4603b znajdowałaby się bardzo blisko Słońca.
Planeta została odkryta metodą tranzytów w danych zebranych przez kosmiczny teleskop TESS. Regularne spadki jasności gwiazdy TOI-4603b wykazały, że co siedem dni jasność gwiazdy regularnie spada o tę samą wartość. To automatycznie wskazało astronomom, że najprawdopodobniej mają do czynienia z przejściem planety na tle jej tarczy. Planeta za każdym okrążeniem przechodzi dokładnie między teleskopem TESS a gwiazdą i przesłania jej część, powodując spadek jej jasności rejestrowanej przez detektory teleskopu. Głębokość tego spadku pozwoliła naukowcom określić, że krążąca wokół gwiazdy potencjalna planeta ma średnicę rzędu 1,042 średnicy Jowisza.
Czytaj także: Superziemia krąży w odpowiedniej dla życia odległości od swojej gwiazdy. Co o niej wiemy?
Aby dowiedzieć się więcej o samej planecie, astronomowie postanowili przyjrzeć się gwieździe, wokół której ona krąży. Tym razem korzystając z metody prędkości radialnej naukowcy sprawdzili jak zmienia się prędkość gwiazdy w kierunku do/od Ziemi wraz z ruchem planety wokół niej. W ten sposób udało się ustalić jak bardzo planeta oddziałuje grawitacyjnie na samą gwiazdę. Znając masę gwiazdy naukowcy byli w stanie w ten sposób ustalić jaką masę ma krążąca wokół niej planeta. Jak się okazało, planeta o rozmiarach niemal identycznych jak Jowisz ma masę aż 12,89 razy większą od masy Jowisza. To spore zaskoczenie dla badaczy. Wychodzi bowiem na to, że o ile średnia gęstość Jowisza to 1,33 g/cm3, to średnia gęstość TOI-4603b wynosi aż 14,1 g/cm3. Więcej, nawet gęstość Ziemi to „zaledwie” 5,51 g/cm3. Mamy zatem do czynienia z planetarnym olbrzymem o gęstości dziewięć razy większej od gęstości Jowisza, trzy razy większej od gęstości Ziemi, a nawet wyższej od gęstości ołowiu (11,3 g/cm3). Jakby tego było mało, sama planeta okrąża swoją gwiazdę (podolbrzyma) po bardzo ciasnej orbicie wykonując pełne okrążenie w ciągu zaledwie 7,25 dni.
W artykule naukowym zaakceptowanym do publikacji w periodyku naukowym Astronomy & Astrophysics Letters naukowcy zwracają uwagę, że TOI-4603b jest jedną z zaledwie kilku dotąd odkrytych masywnych planetarnych olbrzymów znajdujących się bardzo blisko swojej gwiazdy. Pod względem rozmiarów, masy i gęstości natomiast obiekt ten znajduje się w mglistym obszarze obejmującym najmasywniejsze planety i najlżejsze brązowe karły. To właśnie ta ostatnia informacja sprawia, że obiekt ten jest niezwykle interesujący dla naukowców zajmujących się procesami formowania planet.
Granica między planetami a brązowymi karłami
O ile planety zwykle powstają z materii pozostałej po procesie formowania się gwiazdy z obłoku pyłowo-gazowego, o tyle brązowe karły powstają według obecnie przyjmowanej teorii tak samo jak gwiazdy, bezpośrednio z fragmentu obłoku pyłowo-gazowego, który uległ kolapsowi pod wpływem własnej grawitacji.
Czytaj także: Brązowy karzeł: gwiazda czy nie gwiazda? Co o nim wiadomo?
Naukowcy przyjmują, że górna granica masy planety to 10-13 mas Jowisza. Dolna granica masy gwiazdy natomiast to około 85 mas Jowisza. Po przekroczeniu tej masy w jądrze obiektu temperatura i ciśnienie osiągają wartości niezbędne do rozpoczęcia procesów fuzji wodoru. Między najmasywniejszymi planetami a najlżejszymi gwiazdami znajdują się właśnie brązowe karły, o których mówi się, że są nieudanymi gwiazdami. Ich masa nie umożliwia rozpoczęcia fuzji wodoru, ale umożliwia już fuzję deuteru. Warto tutaj zauważyć, że brązowe karły mogą być znacznie gęstsze od planet: przeciętny brązowy karzeł ma średnicę nieco mniejszą od Jowisza, ale jednocześnie może mieć masę nawet sześćdziesiąt razy od niego wyższą. Przy brązowym karle nawet TOI-4603b nie ma co się chwalić gęstością.
Nie zmienia to jednak faktu, że jak na razie TOI-4603b idealnie wpasowuje się kategorię egzoplanet, aczkolwiek w tejże kategorii znajduje się niezwykle blisko granicy między planetami a brązowymi karłami. Oznacza to, że jej dokładne zbadanie powinno dostarczyć nam istotnych informacji o procesach formowania i ewolucji obiektów należących do obu kategorii.