Дослідження позасонячних планет справді вибухнуло останніми роками. В даний час астрономам вдалося підтвердити існування 4 104 планети поза нашою Сонячною системою, ще 4900 очікують підтвердження. Вивчення цих багатьох планет виявило речі про коло можливих планет у нашому Всесвіті та навчило нас, що в нашій Сонячній системі існує багато аналогів.
Наприклад, завдяки новим даним, отриманим Космічний телескоп Хаббл, астрономи дізналися більше про новий клас екзопланет, відомий як планети "суперпуф". Планети цього класу - це по суті молоді газові гіганти, які за розмірами можна порівняти з Юпітером, але мають маси, які в кілька разів більше, ніж у Землі. Це призводить до того, що їхні атмосфери мають щільність ватних цукерок, звідси і чудове прізвисько!
Єдині відомі приклади цієї планети проживають у системі Kepler 51, молода зірка, схожа на Сонце, розташована приблизно в 2615 світлових років у сузір’ї Сигнуса. У цій системі було підтверджено три екзопланети (Kepler-51 b, c та d), які вперше були виявлені Космічний телескоп Kepler У 2012 році щільність цих планет була підтверджена лише в 2014 році, і це стало несподіванкою.
Хоча ці газові гіганти мають атмосферу, яка складається з водню та гелію і приблизно таких же розмірів, як Юпітер, вони також приблизно в сто разів легші за масою. Як і чому їх атмосфера буде балонуватись так, як вони, залишається загадкою, але факт залишається фактом, що природа їх атмосфери робить суперплахтні планети головним кандидатом для атмосферного аналізу.
Саме цього прагнула зробити міжнародна команда астрономів під керівництвом Джессіки Ліббі-Робертс з Центру астрофізики та космічної астрономії (CASA) при Університеті Колорадо, Боулдер. Використання даних від Хаббл, Ліббі-Робертс та її команда проаналізували спектри, отримані з атмосфери Kepler-51 b та d, щоб побачити, які компоненти там (включаючи воду).
Коли ці планети проходили перед їх зіркою, світло, поглинене їх атмосферою, було досліджено в інфрачервоній довжині хвилі. На здивування команди, вони виявили, що спектри обох планет не мали жодної контрольної хімічної сигнатури. Це вони пояснювали наявністю в їх атмосфері хмари кристалів солі або фотохімічних імл.
Як така, команда спиралася на комп’ютерне моделювання та інші інструменти, щоб теоретизувати, що планети Kepler-51 здебільшого є воднем та гелієм за масою, який покритий густим імлом, складеним з метану. Це схоже на те, що відбувається в атмосфері Титана (найбільший Місяць Сатурна), де в атмосфері переважно азоту містяться хмари метану, які затемнюють поверхню.
"Це було зовсім несподівано", - сказала Ліббі-Робертс. "Ми планували спостерігати за великими характеристиками водопоглинання, але їх просто там не було. Нас помутніло! » Однак ці хмари дали команді цінне розуміння того, як Kepler-51 b і d порівнюють з іншими низькомасовими, багатими газом екзопланети, що спостерігаються астрономами. Як пояснила Ліббі-Робертс у прес-заяві Боулдера:
«Ми знали, що вони низької щільності. Але коли ви зображуєте кульку цукерок вати в розмірі Юпітера - це справді низька щільність ... Це, безумовно, послало нас, намагаючись придумати, що тут може відбуватися. Ми очікували, що знайдемо воду, але не змогли помітити підписи жодної молекули. "
Команда також змогла краще обмежити розмір і масу цих планет шляхом вимірювання їх часових ефектів. У всіх системах незначні зміни відбуваються в орбітальному періоді планети через їх тяжіння, яке може бути використане для отримання маси планети. Результати команди узгоджувались з попередніми оцінками Kepler-51 b, тоді як оцінки Kepler-51 d вказували на те, що вона трохи менш масивна (інакше пухнастіша), ніж вважалося раніше.
Команда також порівняла спектри двох наддувів із спектрами інших планет та отримала результати, які вказували на те, що утворення хмари / імлі пов'язане з температурою планети. Це підтверджує гіпотезу про те, що чим крутіша планета, тим приємніше вона буде, про що астрономи обдумували завдяки нещодавньому відкриттю екзопланет.
І останнє, але не менш важливе, команда зауважила, що і Kepler-51 b, і d, схоже, швидко втрачають газ. Насправді команда вважає, що колишня планета (яка є найближчою до її материнської зірки) скидає в космос десятки мільярдів тонн щосекунди. Якщо ця тенденція продовжиться, планети значно скоротяться протягом наступних кількох мільярдів років і можуть стати міні-Нептунами.
У цьому відношенні це може припустити, що екзопланети все-таки не такі вже й рідкісні явища, тому міні-Нептуни здаються дуже поширеними. Це також дозволяє припустити, що низька щільність планет надпухлих віднесена до віку системи. Тоді як Сонячній системі приблизно 4,6 мільярда років, Kepler-51 існує близько 500 мільйонів років.
Планетні моделі, якими користується команда, вказують на те, що планети, ймовірно, утворилися за лінією морозу Кеплера-51-х - межею, за якою летючі елементи замерзають - і потім мігрують всередину. Замість того, щоб бути незвичайними планетами, Kepler-51 b і d можуть бути першими прикладами, що астрономи бачили один з найпоширеніших типів планет у нашому Всесвіті на ранніх стадіях розвитку.
Як пояснив Зах Берта-Томпсон (доцент APS-професора та співавтор нового дослідження), це робить Kepler-51 «унікальною лабораторією» для тестування теорій ранньої еволюції планети:
"Це надзвичайний приклад того, що взагалі так здорово щодо екзопланет. Вони дають нам можливість вивчати світи, які сильно відрізняються від нашого, але вони також розміщують планети в нашій Сонячній системі в більш широкому контексті ".
Надалі розгортання таких інструментів нового покоління, як Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) допоможе астрономам вивчити атмосферу планет Кеплер-51 та інших наддувів. Завдяки чутливості JWST до більших довжин інфрачервоних хвиль, можливо, ми ще зможемо переглянути їхні густі хмари та визначити, з чого насправді складаються ці планети «цукерки з бавовни».
Це ще одне перо в шапці шанованого Хаббл, яка працює безперервно вже тридцять років (з травня 1990 року) і продовжує проливати світло на космічні таємниці! Зрозуміло, що він все ще робить висновки, які дуже скоро стануть предметом наступних розслідувань Джеймс Вебб, її духовний наступник.
Дослідження, в якому детально описуються дослідження команди, що нещодавно з’явились в Інтернеті, і з’явиться в Астрофізичний журнал.
