Mākslinieka eksoplanetes attēls ar uztverošu atmosfēru.
(Attēls: © NASA)
Izrādās, eksoplanetes var būt tikpat saldas kā ceļojums uz valsts gadatirgu: Divām NASA Keplera kosmiskā teleskopa atklātajām pasaulēm ir aptuveni tāds pats blīvums kā kokvilnas konfekšu paketei. Divas planētas, kas riņķo ap jauno zvaigzni, kas ir tikai aptuveni 500 miljonus gadu veca, ir jaundzimušās pasaules, gandrīz platas kā gāzes giganti, lai arī tās sver mazāk nekā 10 reizes virs Zemes.
Izmantojot NASA Habla kosmisko teleskopu, pētnieki veica turpinājuma novērojumus divām "garšīgajām" pasaulēm, kas pazīstamas kā Kepler-51b un Kepler-51d. Viņi atklāja, ka pasaules uzpūstajā atmosfērā, visticamāk, bija migla, kas stiepjas augstu virs to virsmas. Pasaules paplašinātā atmosfēra viņus ievietoja retu eksoplanetu klasē - superpuffos.
"Šīs ir līdz šim zemākā blīvuma eksoplanetes," pagājušajā mēnesī sacīja Džesika Roberts. Viņa iepazīstināja ar provizoriskajiem rezultātiem Amerikas Astronomijas biedrības 232. pusgada sanāksmē Denverā. Kolorādo Universitātes Bouldera doktorants Roberts palīdzēja veikt Zemei līdzīgu planētu salīdzinājumu. Viņa atrada neparastu analogu superpuffēm - saldu kārumu. [2017. gada visintriģējošākie svešzemju planētas atklājumi]
"Es gribu, lai jūs attēlotu milzu planētas, kas izgatavotas no kokvilnas konfektēm," viņa teica.
"Tiešām pūkaini titāni"
2011. gadā Keplers pamanīja zema blīvuma pasauli, kas riņķo ap jauno zvaigzni Kepleru 51; vēlākie pētījumi apstiprināja, ka planētai bija divi brāļi un māsas. Visām trim planētām ir izliekta atmosfēra, un sākotnējie novērojumi liecināja par to zemo blīvumu.
Superpuffi pievērsa Roberta doktora padomnieka Boulderā doktorāta Zachorija Berta-Tompsona uzmanību. Viņam radās aizdomas, ka uzpūstas atmosfēras būs vieglāk izpētīt nekā nostabilizētākās atmosfērās ap citām pasaulēm. Kopā ar vairākiem kolēģiem zinātnieki izmantoja Hablu, lai pārbaudītu 51b un 51d atmosfēras ķīmiju, jo pāris divreiz devās starp zvaigzni un Zemi. Trešā pasaule, 51c, tikai apgrieza sistēmas saules malu, turot atmosfēru paslēptu, un tāpēc tā nebija jaunā pētījuma sastāvdaļa.
Pētnieki atklāja, ka abas planētas rada signālu, kas liek domāt, ka atmosfērā dominē sīkas daļiņas, ko sauc par aerosoliem. Šos aerosolus varētu radīt masīvas mākoņu bankas, vai arī tie varētu liecināt par planētu aptverošu miglu.
"Mūsu labākais minējums ir tāds, ka mēs nenodarbojamies ar kāda veida mākoņu kondensāciju," sacīja Roberts. "Tas, ar ko mēs, visticamāk, nodarbojamies, ir kāda veida fotoķīmiskā migla, ko mēs vienkārši nezinām, no kā tas ir izgatavots."
Saules sistēmā Saturna lielākais mēness Titāns ir vienīgais, kurā dominē dūmakas slānis, kas izgatavots no ogļūdeņražiem, visticamāk, metāna un etāna. Lielais mēness var sniegt ieskatu superpufos, uz kuriem varētu attiekties miglainā paplašinātā versija.
"Mēs varētu apskatīt dažus patiešām pūkainus titānus," sacīja Roberts. [Krēslas migla spīd virs Saturna lielā Mēness Titāna krāšņā Cassini foto]
Kokvilnas konfekšu planētas
Lai aprēķinātu planētas blīvumu, ir jāatgriežas vidusskolas fizikā. Objekta blīvums ir tā masa, dalīta ar tā tilpumu; tilpumu nosaka tā rādiuss. Habla precīzi mērījumi palīdzēja pētniekiem labāk ierobežot eksoplanetu masu. Lai atrastu viņu rādiusu un tādējādi arī to tilpumu, zinātnieki salīdzina planētas lielumu ar tās zvaigzni. Pārskatot visu, kas bija zināms par zvaigzni, Roberts un viņas kolēģi spēja noteikt precīzāku rādiusu.
Kepler-51b masa ir aptuveni divreiz lielāka nekā Zemei un rādiuss ir apmēram septiņas reizes lielāks, un tā riņķo ap savu zvaigzni ik pēc 45 dienām. Ar savu 130 dienu orbītu Kepler-51d ir nedaudz lielāks, apmēram 7,5 reizes masīvāks nekā Zeme ar rādiusu, kas gandrīz desmit reizes pārsniedz mūsu planētas rādiusu. Trešajam brālim, Kepler-51c, ir vajadzīgas 85 dienas, lai ceļotu ap zvaigzni, un tam ir aptuveni četras reizes lielāks Zemes rādiuss.
Apvienojot atjaunināto masu ar pārskatīto rādiusu, pētnieki varēja aprēķināt, ka planētu blīvums svārstījās no 0,03 gramiem līdz 0,06 gramiem uz kubikcentimetru. Tā ir desmitā daļa tik blīva kā Saturns, Saules sistēmas vismazāk blīvā planēta, un tāda, kas peldētu ūdenī, ja jūs varētu atrast pietiekami lielu vannu.
Lai izdomātu, ko tas nozīmētu reālajā pasaulē, būs vajadzīgs nedaudz vairāk darba, taču Roberts bija apņēmības pilns.
Viņas pirmā doma bija zefīri. Viņa izkausēja partiju mikroviļņu krāsnī, bet uzskatīja, ka baltie gardumi joprojām ir pārāk blīvi.
"Tas bija tikai briesmīgs haoss," viņa stāstīja Space.com.
Veicot atskaitījumus par kokvilnas konfektēm, viņa devās uz pārtikas veikalu un nopirka kokvilnas konfekšu konteinerus. Svaigi savērptais materiāls nebija pietiekami blīvs, taču viņa cerēja, ka fasētie toveri varētu darboties. Viņa izmērīja trauka tilpumu un nosvēra materiālu, lai aprēķinātu tā blīvumu, kas bija precīza superpuffu sakritība.
"Es nopirku tik daudz šo kublu, kasieris bija tāds, ka jums jābūt kokvilnas konfekšu ventilatoram," sacīja Roberts.
"Es biju tāds kā zinātnei."
Jaunās planētas
Kāpēc šīs pasaules ir tik blīvas? Roberts domā, ka galvenā loma var būt viņu jaunībai. Planētas veidojas, kad putekļi un klintis saduras, lai izveidotu pasauli. Kad akmeņainais kodols ir pietiekami masīvs, tā gravitācija ievelk vieglāku gāzi, lai radītu atmosfēru.
Pēc modeļiem, trīs superpūtītes, kas izveidojās ārpus to sistēmas sniega līnijas - neredzamās robežas ap centrālajām zvaigznēm, kur gāze ir pietiekami auksta, lai kondensējas ledū. Pēc tam planētas migrēja uz iekšu, sasniedzot pašreizējās orbītas. Viņiem virzoties tuvāk siltajai zvaigznei, viņu ledus izkusa un radīja gāzveida atmosfēru, kas sāk pūtīties.
Kamēr planētas sāk sasilt no sadursmēm, kas tās veidoja, laika gaitā tās atdziest, izraisot materiāla saraušanos. Tajā pašā laikā zvaigžņu vēji noņem daļu savas atmosfēras. Pēc Roberta teiktā, modeļi liek domāt, ka nākamo 5 miljardu gadu laikā, kad tas ir mazliet vecāks nekā Zeme ir šodien, 51b drīzāk izskatīsies pēc tipiskas Neptūna planētas. Tā kā tas atrodas tālāk no zvaigznes, viņa sacīja, ka "51d, iespējams, būs mazliet savādi, jo tā atmosfēra nav tik liela."
"Pēc dažiem miljardiem gadu mēs redzēsim šīs planētas mazākas nekā tās ir tagad," sacīja Roberts.
Ja jūs varētu stāvēt uz viena no superpufiem (pieņemot, ka tam ir akmeņaina virsma), atmosfēras spiediens, iespējams, būtu satraucoši augsts, sacīja Roberts. Jums labāk būtu peldēt augstāk atmosfērā, kur spiediens būtu zemāks, viņa piebilda.
Savas dzīves sākumā Zeme, iespējams, lepojās ar savu uzpūsto atmosfēru, viņa sacīja, kaut arī, iespējams, ļoti ātri to pazaudēja.
Zinātnieki plāno iesniegt savus pētījumus publicēšanai vēlāk šovasar.
Tagad mums vajag tikai saldo pasauli, lai sportotu kokvilnas konfekšu krāsas, piemēram, zilu, rozā, violetu vai zaļu!
