Ekstrasolāru planētu izpēte pēdējos gados patiešām ir eksplodējusi. Pašlaik astronomi ir spējuši apstiprināt 4104 planētu esamību ārpus mūsu Saules sistēmas, un vēl 4900 gaida apstiprinājumu. Šo daudzo planētu izpēte ir atklājusi lietas par iespējamo planētu klāstu mūsu Visumā un iemācījusi mums, ka ir daudz tādu, kurām mūsu Saules sistēmā nav analogu.
Piemēram, pateicoties jaunajiem datiem, ko ieguvusi Habla kosmiskais teleskops, astronomi ir uzzinājuši vairāk par jaunu eksoplanētu klasi, kas pazīstama kā “super-dvesma” planētas. Šīs klases planētas būtībā ir jauni gāzes giganti, kuru lielums ir salīdzināms ar Jupiteru, bet kuru masas ir tikai dažas reizes lielākas nekā Zemes. Tā rezultātā viņu atmosfērā ir kokvilnas konfekšu blīvums, tāpēc tas ir apburošs segvārds!
Vienīgie zināmie šīs planētas piemēri atrodas Keplera 51 sistēmā - jaunā Saulei līdzīgā zvaigznē, kas atrodas apmēram 2615 gaismas gadu attālumā Cygnus zvaigznājā. Šajā sistēmā ir apstiprinātas trīs eksoplanetes (Kepler-51 b, c un d), kuras pirmo reizi atklāja Keplera kosmiskais teleskops 2012. gadā. Tomēr tikai 2014. gadā tika apstiprināts šo planētu blīvums, un tas bija diezgan pārsteigums.
Kaut arī šiem gāzes milžiem ir atmosfēra, kas sastāv no ūdeņraža un hēlija un ir aptuveni tāda paša izmēra kā Jupiters, masas ziņā tie ir arī aptuveni simts reizes vieglāki. Paliek noslēpums, kā un kāpēc viņu atmosfēra izplata to, kā viņi rīkojas, taču paliek fakts, ka viņu atmosfēras raksturs padara superpuff planētas par galveno kandidātu atmosfēras analīzei.
Tieši to centās panākt starptautiskā astronomu komanda - Džesikas Libbijas-Robertsas vadībā no Kolorādo Universitātes Bouldera Universitātes Astrofizikas un kosmosa astronomijas centra (CASA). Izmantojot datus no Habls, Libbija-Roberts un viņas komanda analizēja spektrus, kas iegūti no Kepler-51 b un d atmosfēras, lai redzētu, kādi komponenti (ieskaitot ūdeni) tur bija.
Kad šīs planētas gāja garām zvaigznei, to atmosfēras absorbētā gaisma tika pārbaudīta infrasarkanā viļņa garumā. Par komandas pārsteigumu viņi atklāja, ka abu planētu spektros nav indikatora ķīmisko parakstu. To viņi attiecināja uz sāls kristālu mākoņu vai fotoķīmisko miglu klātbūtni viņu atmosfērā.
Tāpēc komanda paļāvās uz datoru simulācijām un citiem rīkiem, lai teorētiski apgalvotu, ka Kepler-51 planētas lielākoties ir ūdeņradis un hēlijs pēc masas, kuru pārklāj bieza dūmaka, ko veido metāns. Tas ir līdzīgi tam, kas notiek Titāna atmosfērā (Saturna lielākais mēness), kur pārsvarā slāpekļa atmosfērā ir metāna gāzes mākoņi, kas aizsedz virsmu.
"Tas bija pilnīgi negaidīti," sacīja Libbijs-Roberts. “Mēs bijām plānojuši novērot lielas ūdens absorbcijas īpatnības, taču to vienkārši nebija. Mēs bijām apmākušies! ” Tomēr šie mākoņi sniedza komandai vērtīgu ieskatu par to, kā Kepler-51 b un d salīdzina ar citām astronomu novērotajām maza masas, gāzēm bagātām eksoplanetām. Kā Libbijs-Roberts paskaidroja CU Boulder paziņojumā presei:
“Mēs zinājām, ka tie ir zema blīvuma. Bet, kad jūs nofotografējat Jupitera lieluma kokvilnas konfekšu bumbiņu - tas ir tiešām zems blīvums ... Tas noteikti nosūtīja mums skrambēšanu, lai nākt klajā ar to, kas šeit varētu notikt. Mēs gaidījām, ka atradīsim ūdeni, bet mēs nevarējām novērot nevienas molekulas parakstus. ”
Komanda arī varēja labāk ierobežot šo planētu lielumu un masu, izmērot to laika efektus. Visās sistēmās planētas orbitālajā periodā notiek nelielas izmaiņas to gravitācijas vilkmes dēļ, ko var izmantot planētas masas noteikšanai. Komandas rezultāti bija vienisprātis ar iepriekšējām Kepler-51 b aplēsēm, savukārt Kepler-51 d aprēķini liecināja, ka tas ir nedaudz mazāk masīvs (aka.
Komanda arī salīdzināja abu superpūsmu spektrus ar citu planētu spektriem un ieguva rezultātus, kas liecināja, ka mākoņu / miglas veidošanās ir saistīta ar planētas temperatūru. Tas apstiprina hipotēzi, ka jo vēsāka būs planēta, jo mākoņaināka tā būs, ko astronomi ir apdomājuši, pateicoties nesenajiem eksoplanētu atklājumu plūdumiem.
Visbeidzot, komanda novēroja, ka gan Kepler-51 b, gan d, šķiet, strauji zaudē degvielu. Faktiski komanda lēš, ka bijusī planēta (kas ir vistuvāk tās vecākajai zvaigznei) katru sekundi kosmosā izmet desmitiem miljardu tonnu materiāla. Ja šī tendence turpināsies, nākamajos pāris miljardos gadu laikā planētas ievērojami saruks un varētu kļūt par mini-Neptunes.
Šajā ziņā tas liek domāt, ka galu galā eksoplanetes nav tik reti sastopamas, ņemot vērā, ka mini-Neptunes šķiet ļoti izplatītas. Tas arī liek domāt, ka superpuff planētu zemais blīvums tiek attiecināts uz sistēmas vecumu. Kamēr Saules sistēma ir aptuveni 4,6 miljardi gadu veca, Kepler-51 ir bijusi tikai 500 miljonus gadu.
Komandas izmantotie planētu modeļi norāda, ka planētas, kas, iespējams, izveidojās aiz Keplera-51s Frost Line - robežas, aiz kuras aizsalst gaistošie elementi - un pēc tam migrēja uz iekšu. Kepler-51 b un d var būt pirmie piemēri, kas astronomi ir redzējuši vienu no visizplatītākajiem planētu veidiem Visumā agrīnās attīstības stadijās, nevis kā oddbola planētas.
Kā skaidroja Zachs Berta-Tompsons (APS profesora asistents un jaunā pētījuma līdzautors), tas padara Kepler-51 par “unikālu laboratoriju”, lai pārbaudītu agrīnās planētas evolūcijas teorijas:
“Šis ir ekstrēms piemērs tam, kas vispār ir tik forši par eksoplanetām. Viņi dod mums iespēju izpētīt pasaules, kas ir ļoti atšķirīgas nekā mūsējās, bet viņi arī ievieto planētas mūsu pašu Saules sistēmā lielākā kontekstā. ”
Nākotnē tādas jaunās paaudzes instrumentu ieviešana kā Džeimsa Veba kosmiskais teleskops (JWST) palīdzēs astronomiem izpētīt Kepler-51 planētu atmosfēru un citas superpūtītes. Pateicoties JWST jutīgumam pret garākiem infrasarkanā viļņa garumiem, mēs, iespējams, varēsim vēl paskatīties caur to blīvajiem mākoņiem un noteikt, no kā šīs “kokvilnas konfektes” planētas patiesībā sastāv.
Tas ir arī vēl viens spalvas cienījamā vāciņā Habls, kas darbojas nepārtraukti apmēram trīsdesmit gadus (kopš 1990. gada maija) un turpina atklāt kosmiskos noslēpumus! Ir tikai iederīgi, ka tā joprojām izdara secinājumus, par kuriem drīzumā veiks turpmāku izmeklēšanu Džeimss Vebs, tā garīgais pēctecis.
Pētījums, kurā sīki aprakstīts komandas pētījums, nesen parādījās tiešsaistē un parādīsies Astrofizikas žurnāls.
