Astronómovia objavili masívnu planétu s nízkou hustotou s názvom WASP-193b, ktorá je o 50 % väčšia ako naša planéta. Jupiter Ale má hustotu podobnú cukrovej vate. Tento objav spochybňuje súčasné teórie formovania planét, pretože vedci nevedia vysvetliť, ako by takáto planéta vznikla.

Astronómovia objavili obrovskú, nadýchanú mimozemskú guľu planéty obiehajúcej okolo vzdialenej hviezdy v našej galaxii mliečna dráha galaxie. Objav bol ohlásený 14. mája v časopise Prírodná astronómia Od výskumníkov z Massachusettský Inštitút TechnológieObjav uskutočnený na Univerzite v Liège v Belgicku a inde je sľubným kľúčom k záhade, ako sa tieto ultraľahké obrie planéty formujú.

Nová planéta s názvom WASP-193b sa zdá byť trpaslíkom veľkosti Jupitera, no jej hustota je zlomkom jej hustoty. Vedci zistili, že plynový gigant je o 50 % väčší ako Jupiter a asi o desatinu hustejší, čo je veľmi nízka hustota, podobná hustote cukrovej vaty.

WASP-193b je druhá najľahšia doteraz objavená planéta po najmenšej, Neptún-Ako svet, Kepler 51d. Oveľa väčšia veľkosť novej planéty v kombinácii s jej extrémne svetelnou hustotou robí z WASP-193b niečo ako odľahlé miesto medzi viac ako 5 400 doteraz objavenými planétami.

„Nájsť tieto obrie objekty s takou malou hustotou je naozaj veľmi zriedkavé,“ hovorí Khaled Al-Barqawi, hlavný autor štúdie a postdoktorandský výskumník na MIT. „Existuje trieda planét nazývaná nafúknuté Jupitery a už 15 rokov je záhadou, čo sú zač. Toto je extrémny prípad tejto triedy.“

„Nevieme, kam zaradiť túto planétu vo všetkých teóriách formovania, ktoré teraz máme, pretože vo všetkých je to anomália,“ dodáva spoluautor Francisco Pozuelos, vedúci výskumník Inštitútu astrofyziky v Andalúzii. V Španielsku. „Nedokážeme vysvetliť, ako sa táto planéta vytvorila na základe klasických evolučných modelov.“ Pozorný pohľad na jej atmosféru nám umožní získať evolučnú cestu pre túto planétu.“

Medzi spoluautorov štúdie MIT patrí Julian de Wit, odborný asistent na oddelení zemských, atmosférických a planetárnych vied MIT, a Artem Burdanov, postdoktorandský výskumník na MIT, spolu so spolupracovníkmi z viacerých inštitúcií z celej Európy.

Umelecký dojem zo systému WASP-193b. Kredit: Univerzita v Liège

“Zaujímavý vývoj”

Novú planétu pôvodne spozoroval projekt Wide Angle Search for Planets Project alebo WASP, medzinárodná spolupráca medzi akademickými inštitúciami, ktoré spoločne prevádzkujú dve robotické observatóriá, jedno na severnej pologuli a druhé na južnej. Každé observatórium používa rad širokouhlých kamier na meranie jasu tisícov jednotlivých hviezd na celej oblohe.

V prieskumoch vykonaných v rokoch 2006 až 2008 a znova v rokoch 2011 až 2012 observatórium WASP-South zaznamenalo periodické prechody alebo poklesy svetla WASP-193, jasnej blízkej hviezdy podobnej Slnku, ktorá sa nachádza 1232 rokov od Zeme . Astronómovia zistili, že periodické poklesy jasu hviezdy sú v súlade s planétou, ktorá obieha okolo hviezdy a blokuje jej svetlo každých 6,25 dňa. Vedci zmerali celkové množstvo svetla, ktoré planéta zablokovala pri každom prechode, a poskytli im odhad veľkosti obrovskej planéty, približne veľkosti super-Jupitera.

Potom sa astronómovia snažili určiť hmotnosť planéty, čo by potom odhalilo jej hustotu a možno aj vodítko k jej zloženiu. Na získanie odhadu hmotnosti astronómovia zvyčajne používajú radiálnu rýchlosť, techniku, pomocou ktorej vedci analyzujú spektrum hviezdy alebo rôzne vlnové dĺžky svetla, keď planéta obieha okolo hviezdy. Spektrum hviezdy sa môže meniť špecifickým spôsobom v závislosti od toho, čo hviezdu priťahuje, napríklad od planéty, okolo ktorej obieha. Čím je planéta hmotnejšia a čím je bližšie k svojej hviezde, tým viac sa jej spektrum posúva – čo je skreslenie, ktoré vedcom môže poskytnúť predstavu o hmotnosti planéty.

Pre WASP-193 b astronómovia získali ďalšie spektrá hviezdy s vysokým rozlíšením nasnímané rôznymi pozemnými ďalekohľadmi a pokúsili sa použiť radiálnu rýchlosť na výpočet hmotnosti planéty. Stále sa však objavovala prázdna práve preto, že, ako sa ukázalo, planéta bola príliš svetlá na to, aby ju bolo možné na svojej hviezde odhaliť.

„Veľké planéty je zvyčajne veľmi ľahké odhaliť, pretože sú zvyčajne masívne a majú veľký vplyv na svoju hviezdu,“ vysvetľuje De Wit. „Na tejto planéte však bolo ťažké to, že hoci bola obrovská, jej hmotnosť a hustota boli také nízke, že bolo veľmi ťažké ju odhaliť len pomocou techniky radiálnej rýchlosti. Bol to zaujímavý vývoj.“

„[WASP-193b] „Je to také mierne, že zhromaždenie údajov a preukázanie masového signálu trvalo štyri roky, ale v skutočnosti je veľmi malý,“ hovorí Barqawi.

„Spočiatku sme dosahovali veľmi nízke hustoty a spočiatku bolo veľmi ťažké tomu uveriť,“ dodáva Buzuelos. „Proces analýzy všetkých údajov sme niekoľkokrát zopakovali, aby sme sa uistili, že ide o skutočnú hustotu planéty, pretože bola taká vzácna.“

Nafúknutý svet

Nakoniec tím potvrdil, že planéta bola skutočne veľmi ľahká. Vypočítali, že jeho hmotnosť bola asi 0,14 hmotnosti Jupitera. Jeho hustota, odvodená od jeho hmotnosti, bola asi 0,059 gramu na centimeter kubický. Naproti tomu hmotnosť Jupitera je asi 1,33 gramu na centimeter kubický; Zem je o 5,51 gramu na kubický centimeter väčšia. Možno, že látka, ktorá sa hustotou približuje novej nadupanej planéte, je cukrová vata, ktorá má hustotu asi 0,05 gramu na centimeter kubický.

„Planéta je taká ľahká, že je ťažké predstaviť si porovnateľnú pevnú hmotu,“ hovorí Barqawi. „Dôvod, prečo je to blízko cukrovej vaty, je ten, že obe sú vyrobené väčšinou z ľahkých plynov a nie z pevných látok.“

Výskumníci majú podozrenie, že nová planéta sa skladá prevažne z vodíka a hélia, ako väčšina ostatných plynných obrov v galaxii. V prípade WASP-193b tieto plyny pravdepodobne tvoria mimoriadne nafúknutú atmosféru siahajúcu desiatky tisíc kilometrov za atmosféru Jupitera. Ako sa planéta mohla nafúknuť do takej miery a stále si zachovať takú extrémnu hustotu svetla, je otázka, na ktorú zatiaľ nevie odpovedať žiadna existujúca teória vzniku planét.

Aby tím získal lepší obraz o novom tenkom svete, plánuje použiť predtým vyvinutú techniku ​​D-Wit na prvé odvodenie určitých vlastností atmosféry planéty, ako je jej teplota, zloženie a tlak v rôznych hĺbkach. Tieto vlastnosti sa potom dajú použiť na presný výpočet hmotnosti planéty. Nateraz tím vidí WASP-193b ako ideálneho kandidáta na následné štúdium observatórií, ako je WASP-193b Vesmírny teleskop Jamesa Webba.

„Čím väčšia je atmosféra planéty, tým viac svetla ňou môže prejsť,“ hovorí de Wit. „Takže táto planéta je jednoznačne jedným z najlepších cieľov, ktoré máme na štúdium atmosférických vplyvov.“ Poslúži ako Rosettská doska pri pokuse vyriešiť záhadu vypuklých Jupiterov.“

Odkaz: „Rozšírená atmosféra s nízkou hustotou okolo planéty veľkosti Jupitera WASP-193 b“ od Khaleda Al-Barqawiho, Francisco J. Bozuelos, Coyle Hillier, Barry Smalley, Louise D. Nielsen, Prajwal Niraula, Michael Gillon, Julian de Wit, Simon Müller, Caroline Dorn, Ravit Held, Emmanuel Jehin, Brice Olivier Demaure, Valérie van Grootel, Abderrahmane Sepkew, Mourad Ghashoui, David. Anderson, Zuhair Ben Khaldoun, François Bouchy, Artem Bordanov, Laetitia Delris, Elsa Ducrot, Leonel Garcia, Abdelhadi Al Jabri, Monica Lindell, Pierre F. L. Maxted, Catriona A. Murray, Peter Bellman Pedersen, Didier Kilo, Daniel Sebastian, Oliver Turner, Stefan Audry, Mathilde Timmermans, Amaury H. M. G. Triode a Richard G. West, 14. mája 2024, Prírodná astronómia.
DOI: 10.1038/s41550-024-02259-y

Tento výskum bol čiastočne financovaný Univerzitnou asociáciou a Radou pre vedecké a technologické zariadenia Spojeného kráľovstva pre WASP; Európska rada pre výskum; Valónsko-Bruselská únia; a Heising-Simons Foundation, Colin a Leslie Massonovi a Peter A. Gilman, ktorí podporujú Artemis a ďalšie teleskopy SPECULOOS.