A szuperbolyhos “vattacukor” exobolygó felfedezése megdöbbentette a tudósokat – “Nem tudjuk megmagyarázni, hogyan alakult ki ez a bolygó” | EatchbQ

SciTechDaily

A csillagászok felfedezték a WASP-193b nevű hatalmas, alacsony sűrűségű bolygót, amely 50%-kal nagyobb, mint a Jupiter, de sűrűsége gyapotszerű. Ez a megállapítás megkérdőjelezi a bolygókeletkezésre vonatkozó meglévő elméleteket. (A művész koncepciója.) Köszönetnyilvánítás: SciTechDaily.com

A csillagászok felfedezték a WASP-193b nevű hatalmas, alacsony sűrűségű bolygót, amely 50%-kal nagyobb, mint a Jupiter de cukorkaszerű sűrűségű. Ez a megállapítás megkérdőjelezi a bolygókeletkezés jelenlegi elméleteit, mivel a tudósok nem tudják megmagyarázni, hogyan alakulhat ki egy ilyen bolygó.

A csillagászok felfedeztek egy hatalmas, pihe-puha golyót egy távoli csillag körül keringő bolygónkon. A Tejút galaxis. A felfedezésről május 14-én számoltak be a folyóiratban Természeti csillagászat származó kutatók AZ ÉNA belgiumi és másutt található Liège-i Egyetem ígéretes kulcsa annak a rejtélynek, hogy hogyan alakulnak ki az ilyen óriási, szuperkönnyű bolygók.

A WASP-193b névre keresztelt új bolygó mérete eltörpülni látszik a Jupiterhez képest, mégis töredéke a sűrűségének. A kutatók azt találták, hogy a gázóriás 50 százalékkal nagyobb, mint a Jupiter, és körülbelül egytizede sűrűbb, ami a vattacukoréhoz hasonlítható rendkívül alacsony sűrűségű.

A WASP-193b az eddig felfedezett második legkönnyebb bolygó a kisebb, Neptun-szerű világ, Kepler 51d. Az új bolygó sokkal nagyobb mérete szuperkönnyű sűrűségével párosulva a WASP-193b-t különösebbé teszi az eddig felfedezett több mint 5400 bolygó között.

“Ilyen kis sűrűségű óriási objektumokat nagyon-nagyon ritka találni” – mondja Khalid Barkaoui, a tanulmány vezető szerzője, az MIT posztdoktora. “Van a bolygók egy osztálya, az úgynevezett emelkedett Jupiter, és immár 15 éve rejtély, hogy mik ezek. És ez ennek az osztálynak egy extrém esete.”

“Nem tudjuk, hol helyezzük el ezt a bolygót a jelenlegi kialakulási elméleteinkben, mert ez mindegyiknek a kiugró része” – teszi hozzá Francisco Pozuelos, a társszerző, az andalúziai Asztrofizikai Intézet vezető kutatója. Spanyolország. “Nem tudjuk megmagyarázni, hogyan alakult ki ez a bolygó a klasszikus evolúciós modellek alapján. Ha közelebbről megvizsgáljuk a légkörét, lehetővé válik számunkra, hogy meghatározzuk a bolygó evolúciós útját.”

A tanulmány MIT-társszerzői közé tartozik Julien de Wit, az MIT Föld-, Légkör- és Bolygótudományi Tanszékének adjunktusa, valamint Artem Burdanov, az MIT posztdoktori, valamint számos európai intézmény munkatársa.

WASP-193b rendszer

A művész benyomása a WASP-193b rendszerről. Hitel: Liège-i Egyetem

“Érdekes fordulat”

Az új bolygót eredetileg a Wide Angle Search for Planets, vagyis a WASP fedezte fel – olyan akadémiai intézmények nemzetközi együttműködése, amelyek közösen működtetnek két robotobszervatóriumot, az egyiket az északi féltekén, a másikat pedig a déli féltekén. Mindegyik obszervatórium egy sor széles látószögű kamerát használ az égbolton lévő csillagok ezreinek fényerejének mérésére.

A 2006 és 2008 között, valamint 2011 és 2012 között végzett felmérések során a WASP-South Observatory időszakos áthaladást vagy fénybemerülést észlelt a WASP-193-ról – egy fényes, közeli, Napszerű csillagról, amely 1232 fényévnyire található a Földtől. . A csillagászok megállapították, hogy a csillag fényerejének időszakos csökkenése összhangban van a csillag körül keringő bolygóval, amely 6,25 naponta blokkolja a fényét. A kutatók minden egyes áthaladáskor megmérték a bolygó által blokkolt fény teljes mennyiségét, így megbecsülték a bolygó óriási szuper-Jupiter méretét.

A csillagászok ezután a bolygó tömegének meghatározására törekedtek – ez a mérték azután felfedi a sűrűségét és potenciálisan az összetételét is. A tömegbecsléshez a csillagászok általában radiális sebességet használnak, egy olyan technikát, amellyel a tudósok egy csillag spektrumát vagy a fény különböző hullámhosszait elemzik, amikor egy bolygó kering a csillag körül. Egy csillag spektruma bizonyos módokon változhat attól függően, hogy mi húzza a csillagot, például egy keringő bolygó. Minél nagyobb egy bolygó, és minél közelebb van a csillagához, annál jobban megváltozhat a spektruma – ez a torzulás, amely képet ad a tudósoknak a bolygó tömegéről.

A WASP-193 b esetében a csillagászok további nagy felbontású spektrumokat kaptak a csillagról, amelyeket különböző földi távcsövek vettek fel, és megpróbálták a sugárirányú sebességet felhasználni a bolygó tömegének kiszámításához. De folyamatosan üresen jöttek fel – pontosan azért, mert, mint kiderült, a bolygó túlságosan könnyű volt ahhoz, hogy észlelhető legyen a csillaga.

“Általában a nagy bolygókat meglehetősen könnyű észlelni, mivel általában nagy tömegűek, és nagy ellenálláshoz vezetnek a csillagukon” – magyarázza de Wit. “De ami nehéz volt ezen a bolygón, az az volt, hogy annak ellenére, hogy nagy – hatalmas –, tömege és sűrűsége olyan alacsony, hogy valójában nagyon nehéz volt észlelni pusztán a radiális sebesség technikával. Ez egy érdekes fordulat volt.”

“A (WASP-193b) olyan nagyon könnyű, hogy négy évbe telt, mire adatokat gyűjtöttek és kimutatták, hogy tömegjel van, de ez tényleg nagyon kicsi” – mondja Barkaoui.

“Kezdetben rendkívül alacsony sűrűséget kaptunk, amit először nagyon nehéz volt elhinni” – teszi hozzá Pozuelos. “Többször megismételtük az összes adatelemzés folyamatát, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy ez a bolygó valódi sűrűsége, mert ez rendkívül ritka.”

Felfújt világ

Végül a csapat megerősítette, hogy a bolygó valóban rendkívül könnyű. Számításuk szerint tömege körülbelül 0,14 volt a Jupiter tömegének. Sűrűsége pedig a tömegéből származtatva körülbelül 0,059 gramm/köbcentiméter volt. A Jupiter viszont körülbelül 1,33 gramm per köbcentiméter; a Föld pedig ennél jelentősebb 5,51 gramm/köbcentiméter. Az új, megemelkedett bolygóhoz sűrűségében legközelebb álló anyag a cukorka, amelynek sűrűsége körülbelül 0,05 gramm köbcentiméterenként.

“A bolygó olyan könnyű, hogy nehéz hasonló szilárdtest-anyagot elképzelni” – mondja Barkaoui. “Az ok, amiért közel áll a vattacukorhoz, az az, hogy mindkettő többnyire könnyű gázokból készül, nem pedig szilárd anyagokból. A bolygó alapvetően szuper bolyhos.”

A kutatók azt gyanítják, hogy az új bolygó főként hidrogénből és héliumból áll, akárcsak a galaxis legtöbb gázóriása. A WASP-193b esetében ezek a gázok valószínűleg egy hatalmasan felfújt légkört alkotnak, amely több tízezer kilométerrel messzebbre terjed ki, mint a Jupiter saját légköre. Az, hogy egy bolygó pontosan hogyan tud eddig felfújni, miközben fenntartja a szuperfény-sűrűséget, olyan kérdés, amelyre még egyetlen létező bolygókeletkezési elmélet sem tud választ adni.

Ahhoz, hogy jobb képet kapjanak az új levegős világról, a csapat azt tervezi, hogy egy korábban de Wit által kifejlesztett technikát alkalmazva először következtet a bolygó légkörének bizonyos tulajdonságaira, például hőmérsékletére, összetételére és nyomására a különböző mélységekben. Ezek a jellemzők azután felhasználhatók a bolygó tömegének pontos kiszámítására. Egyelőre a csapat úgy látja, hogy a WASP-193b ideális jelölt az olyan megfigyelőközpontok nyomon követésére, mint pl. James Webb űrteleszkóp.

“Minél nagyobb egy bolygó légköre, annál több fény tud áthaladni rajta” – mondja de Wit. “Tehát egyértelműen ez a bolygó az egyik legjobb célpontunk a légköri hatások tanulmányozására. Rosetta kő lesz a megemelkedett Jupiterek rejtélyének megfejtéséhez.”

Hivatkozás: “Kiterjedt alacsony sűrűségű légkör a Jupiter-Major Planet WASP-193 b körül” szerző: Khalid Barkaoui, Francisco J. Pozuelos, Coel Hellier, Barry Smalley, Louise D. Nielsen, Prajwal Niraula, Michaël Gillon, Julien de Wit Simon Müller, Caroline Dorn, Ravit Helled, Emmanuel Jehin, Brice-Olivier Demory, Valerie Van Grootel, Abderahmane Soubkiou, Mourad Ghachoui, David. R. Anderson, Zouhair Benkhaldoun, Francois Bouchy, Artem Burdanov, Laetitia Delrez, Elsa Ducrot, Lionel Garcia, Abdelhadi Jabiri, Monika Lendl, Pierre FL Maxted, Catriona A. Murray, Peter Pihlmann Pedersen, Didier Queloz, Daniel, Sebastian, Oliver Turner Stephane Udry, Mathilde Timmermans, Amaury HMJ Triaud és Richard G. West, 2024. május 14. Természeti csillagászat.
DOI: 10.1038/s41550-024-02259-y

Ezt a kutatást a konzorciumi egyetemek és a WASP brit Tudományos és Technológiai Létesítmények Tanácsa részben finanszírozta; az Európai Kutatási Tanács; Vallónia–Brüsszeli Szövetség; valamint a Heising-Simons Alapítvány, Colin és Leslie Masson, valamint Peter A. Gilman, akik támogatják az Artemist és a többi SPECULOOS távcsövet.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *