Ekstrasoliarių planetų tyrimas pastaraisiais metais iš tikrųjų sprogo. Šiuo metu astronomai sugebėjo patvirtinti, kad už mūsų Saulės sistemos yra 4 104 planetos, o dar 4900 laukia patvirtinimo. Šių daugybės planetų tyrimas atskleidė galimų planetų diapazoną mūsų Visatoje ir išmokė mus, kad yra daug tokių, kuriems mūsų Saulės sistemoje nėra analogų.
Pavyzdžiui, dėka naujų duomenų, gautų Hablo kosminis teleskopas, astronomai sužinojo daugiau apie naują egzoplanetų klasę, vadinamą „super puff“ planetomis. Šios klasės planetos iš esmės yra jauni dujų gigantai, kurių dydis yra panašus į Jupiterį, tačiau jų masė yra tik kelis kartus didesnė nei Žemės. Tai lemia, kad jų atmosfera turi medvilninių saldainių tankį, taigi nuostabi pravardė!
Vieninteliai žinomi šios planetos pavyzdžiai yra Kepler 51 sistemoje - jaunoje, į saulę panašioje žvaigždėje, esančioje maždaug 2 615 šviesmečių atstumu Cygnus žvaigždyne. Šioje sistemoje buvo patvirtintos trys egzoplanetos (Kepler-51 b, c ir d), kurias pirmą kartą aptiko Keplerio kosminis teleskopas 2012 m. Tačiau tik 2014 m. buvo patvirtintas šių planetų tankis, ir tai buvo gana staigmena.
Nors šių dujų milžinų atmosfera susideda iš vandenilio ir helio ir yra maždaug tokio pat dydžio kaip Jupiterio, jie taip pat yra maždaug šimtą kartų lengvesni masės atžvilgiu. Lieka paslaptis, kaip ir kodėl jų atmosfera pasislenka taip, kaip tai daroma, tačiau faktas išlieka dėl to, kad dėl jų atmosferos prigimties pučiamos planetos yra pagrindinis kandidatas atmosferos analizei.
Būtent to siekė tarptautinė astronomų komanda, vadovaujama Jessica Libby-Roberts iš Kolorado universiteto Boulderio universiteto Astrofizikos ir kosmoso astronomijos centro (CASA). Naudojant duomenis iš Hablas, Libby-Roberts ir jos komanda išanalizavo spektrus, gautus iš Kepler-51 b ir d atmosferų, norėdami pamatyti, kokie komponentai (įskaitant vandenį) buvo.
Kai šios planetos praėjo priešais savo žvaigždę, jų atmosferos sugeriama šviesa buvo tiriama infraraudonųjų spindulių bangos ilgio atžvilgiu. Komandos nuostabai jie nustatė, kad abiejų planetų spektrai neturėjo jokių signalinių cheminių parašų. Tai jie priskyrė druskos kristalų debesims ar fotocheminiams migloms atmosferoje.
Taigi teorija, kad Kepler-51 planetos yra daugiausia vandenilis ir helis pagal masę, kurią uždengia stora migla, sudaryta iš metano, rėmėsi kompiuteriniais modeliavimais ir kitomis priemonėmis. Tai panašu į tai, kas vyksta Titano atmosferoje (didžiausias Saturno mėnulis), kur daugiausia azoto atmosferoje yra metano dujų debesys, kurie uždengia paviršių.
„Tai buvo visiškai netikėta“, - sakė Libby-Roberts. „Mes buvome suplanavę stebėti dideles vandens absorbcijos savybes, bet jų ten nebuvo. Mes buvome aptemdyti! “ Tačiau šie debesys komandai suteikė vertingos informacijos apie tai, kaip Kepler-51 b ir d palyginti su kitomis astronomų stebėtomis nedidelės masės, dujomis turtingomis egzoplanetomis. Kaip Libby-Roberts paaiškino CU Boulder pranešime spaudai:
„Mes žinojome, kad jie yra mažo tankio. Bet kai jūs pavaizduojate Jupiterio dydžio rutulį iš medvilnės saldainių - tai tikrai mažo tankio ... Tai neabejotinai mums paskambino, kad sugalvotume, kas čia galėtų vykti. Tikėjomės rasti vandens, bet negalėjome pastebėti jokios molekulės parašų. “
Komanda taip pat sugebėjo geriau apriboti šių planetų dydį ir masę, išmatuodama jų laiko poveikį. Visose sistemose nedideli pokyčiai planetos orbitos periode atsiranda dėl jų gravitacijos traukos, kuri gali būti naudojama planetos masei apskaičiuoti. Komandos rezultatai sutapo su ankstesniais „Kepler-51 b“ įverčiais, o „Kepler-51 d“ įvertinimai parodė, kad jis yra šiek tiek mažiau masyvus (žinomas kaip „puffier“), nei manyta anksčiau.
Komanda taip pat palygino dviejų superįvairių spektrų ir kitų planetų spektrus ir gavo rezultatus, kurie parodė, kad debesų / miglos susidarymas yra susijęs su planetos temperatūra. Tai patvirtina hipotezę, kad kuo kietesnė planeta, tuo debesuotesnė ji bus. Tai yra kažkas, apie ką astronomai svarstė dėl nesenų egzoplanetų atradimų.
Galiausiai komanda pastebėjo, kad tiek „Kepler-51 b“, tiek „d“ greitai praranda dujas. Iš tikrųjų, komandos vertinimu, buvusi planeta (kuri yra arčiausiai savo motinos žvaigždės) kas sekundę į kosmosą išmeta dešimtis milijardų tonų medžiagos. Jei ši tendencija tęsis, per ateinančius keletą milijardų metų planetos smarkiai susitraukia ir gali tapti mini Neptūnais.
Šiuo atžvilgiu tai leistų manyti, kad egzoplanetos nėra tokios nedažnos, nes mini Neptūnai atrodo labai paplitę. Tai taip pat rodo, kad mažas super pūlingų planetų tankis yra priskiriamas sistemos amžiui. Saulės sistemai yra maždaug 4,6 milijardo metų, o „Kepler-51“ gyvavo vos 500 milijonų metų.
Komandos naudojami planetų modeliai rodo, kad planetos, greičiausiai susiformavusios už Kepler-51s užšalimo linijos - ribos, per kurią užšalę lakieji elementai - pasislinks į vidų. Kepler-51 b ir d gali būti ne tik keistosios planetos, bet ir pirmieji pavyzdžiai, kuriuos astronomai pamatė viename iš labiausiai paplitusių planetų tipų mūsų Visatoje ankstyvosiose vystymosi stadijose.
Kaip paaiškino Zachas Berta-Thompsonas (APS profesoriaus padėjėjas ir naujojo tyrimo bendraautorius), tai daro „Kepler-51“ „unikalią laboratoriją“, skirtą išbandyti ankstyvosios planetos evoliucijos teorijas:
„Tai yra kraštutinis pavyzdys to, kas yra nuostabu apskritai egzoplanetose. Jie suteikia mums galimybę studijuoti pasaulius, kurie yra labai skirtingi nei mūsų, tačiau jie taip pat įtraukia mūsų pačių saulės sistemos planetas į platesnį kontekstą. “
Ateityje bus diegiami tokios kartos instrumentai kaip Džeimso Webbo kosminis teleskopas (JWST) padės astronomams ištirti Kepler-51 planetų atmosferą ir kitus super pūtimus. Dėl JWST jautrumo ilgesniems infraraudonųjų spindulių bangų ilgiui mes galime dar pažvelgti pro jų tankius debesis ir nustatyti, iš ko susideda šios „medvilnės saldainių“ planetos.
Tai taip pat yra dar viena plunksna garbintojo dangtelyje Hablas, kuri jau nepertraukiamai veikia jau maždaug trisdešimt metų (nuo 1990 m. gegužės mėn.) ir toliau atskleidžia kosmines paslaptis! Tik dera, kad ji vis dar daro išvadų, kurias labai greitai imsis tolesni tyrimai Jamesas Webbas, jos dvasinis įpėdinis.
Tyrimas, kuriame išsamiai aprašomi komandos tyrimai, neseniai pasirodė internete ir pasirodys Astrofizinis žurnalas.
