Існує тип екзопланети, який астрономи іноді називають планетами цукерки з бавовни або наддувом. Вони загадкові, бо їхні маси не співпадають із надзвичайно великими радіусами. Дві характеристики передбачають планету з надзвичайно низькою щільністю.
У нашій Сонячній системі немає нічого подібного до них, і знайти їх у віддалених сонячних системах було дивним. Тепер пара астрономів, можливо, зрозуміла це.
Астрономи - Ентоні Піро з університету Карнегі та Шрейас Віссапрагада з Калтеху. Їх стаття має назву «Дослідження того, чи можна супер-слойки пояснити як кільцеві екзопланети». Він опублікований у журналі Astronomical Journal.
"Ми почали думати, що робити, якщо ці планети зовсім не повітряні, як цукерки з бавовни", - заявив Піро в прес-релізі. "Що робити, якщо суперпуфи здаються такими великими, оскільки вони насправді оточені кільцями?"
Мисливці на планети знайшли понад 4000 підтверджених екзопланет. При ретельному спостереженні астрономи можуть стримувати такі екзопланети, як щільність, маса, розмір і навіть якщо вони знаходяться в зоні проживання своєї зірки. Але немає реального способу визначити, чи мають ці віддалені об’єкти кільця.
Було б дивно, якби цього ніхто не зробив. Усі газові гіганти і крижані гіганти нашої Сонячної системи мають кільця, хоча тільки Сатурн легко помітити.
Основна частина екзопланет виявляється методом транзиту. Це передбачає ретельне спостереження за планетою, яка проходить між її зіркою-господарем і нами. На основі крихітного занурення зіркового світла транзитних причин планети астрономи можуть виявити планету. Це також те, як вони визначають інші характеристики планети, а також спостерігають, як зірка коливається у відповідь на рух планети.
Але транзитний метод не може сказати астрономам, якщо на планеті є кільця. У міркувальному експерименті астрономи цікавились, як виглядатимуть планети на зразок Сатурна далекому спостерігачеві.
"Ми почали замислюватися, якби ти оглянувся на нас із далекого світу, чи визнаєш ти Сатурн кільцевою планетою, чи здасться, що це чужорідна астроном?" - спитала Віссапрагада.
У своїй роботі дослідники стверджують, що «корисним прикладом слід вважати Сатурн: усереднений сезон, якщо зовнішній спостерігач вимірював розмір Сатурна в транзиті без обліку кілець, вони занижували б його справжню щільність приблизно в два рази».
Вони ґрунтувались на цьому мисленому експерименті фактичним експериментом чи моделюванням. Дослідники імітували кільцеву планету, що проходить перед Сонцем, і що це може виглядати для далекого астронома з потужними інструментами спостереження. Вони також вивчали види матеріалу в кільцях, які впливали б на спостереження.
Результати були неоднозначними. Відповідно до їх роботи, кільця можуть пояснити деякі пластові плауни, але не всі вони. У своїй роботі вони говорять: "Ми виявляємо, що це пояснення працює для деяких надлишків, але для інших воно має труднощі". Частина пояснень цих результатів включає безхарактерні спектри пластових планет.
У своїй роботі автори говорять: «Тут ми розглядаємо, чи могли вони <плафічні планети> мати великі радіуси виведення, оскільки вони насправді кільцеві. Це, природно, пояснює, чому до сих пір наддуви показували лише безхарактерні транзитні спектри ». Зазвичай у екзопланети буде спектр, але з кільцями такого немає.
Автори продовжують: «Ми знаходимо, що ця гіпотеза може працювати в деяких випадках, але не у всіх. Близькість наддувів до батьківських зірок потребує кілець зі скелястим, а не крижаним складом ». Що в свою чергу ставить обмеження на радіуси самих кілець.
А обмеження на радіуси означає, що кільця можуть пояснити деякі плауни пластика, але далеко не всі. Згідно з документом, «ускладнює пояснення великих розмірів Kepler 51b, 51c, 51d і 79d, якщо кільця не складаються з пористого матеріалу». Три планети Кеплера 51 - це пластові планети, і вони є трьома з найнижчою відомою щільністю. Насправді, хоча вони всі планети розміром Юпітера, їх маса лише в кілька разів більша від земної.
У прес-релізі співавтор Піро пояснив це так: «Ці планети мають тенденцію до орбіти в безпосередній близькості від зірок-господарів, тобто кільця повинні бути скелястими, а не крижаними. Але радіуси скелястого кільця можуть бути настільки великими, якщо тільки скеля не є дуже пористою, тому не кожен супер-пуф може відповідати цим обмеженням ».
Матеріал, що складається з скелястого кільця, може бути лише таким щільним, і він може становити лише кільця певного розміру. Якщо він занадто щільний і занадто віддалений від планети, він замість цього об'єднається в супутники.
Пара дослідників стверджує, що принаймні три спостережувані планети пуху можуть бути пояснені кільцями: Kepler 87c і 177c, а також HIP 41378f. Кеплер 87с такий же великий, як Нептун, але він лише в 6,4 рази масивніший за Землю. Інші два у їхньому списку мають аналогічну невідповідність між розмірами та масою.
На жаль, як і багато питань астрономії, ми не маємо спостережливих сил, щоб з'ясувати, чи є це дослідження точним. Наземні спостереження наблизилися до яскравих цілей, але зірки-господарі для відомих планет пуху занадто тьмяні. (Єдиним винятком є HIP 41278 f, який був оголошений як нова планета пластика, коли пара авторів завершувала цей документ.) Як і інші питання в астрономії, нам доведеться чекати, коли космічний телескоп Джеймса Вебба прожене трохи світла на питання. Жоден поточний спостережний центр не в змозі виявити кільця навколо екзопланет.
Якщо на будь-якій з цих екзопланет є кільця, це буде важливою подією. Я дам астрономам набагато краще зрозуміти, як формувалися планетарні системи та як вони розвивалися.
Більше:
- Прес-реліз: Що робити, якщо загадкові планети "Бавовна цукерки" насправді спортивні?
- Дослідницький документ: Дослідження того, чи можна супер-слойки пояснити як кільцеві екзопланети
- Космічний журнал: чи "Чужа мегаструктура" навколо зірки Таббі насправді є кільцевим газовим гігантом?
