Образ художника екзопланети з вибуховою атмосферою.
(Зображення: © NASA)
Виявляється, екзопланети можуть бути такими ж солодкими, як поїздка на державну ярмарок: два світи, виявлені космічним телескопом NASA Kepler, мають приблизно таку ж щільність, як пакет цукерки з бавовни. Дві планети, яким на орбіті молодої зірки лише близько 500 мільйонів років, є світами для новонароджених майже настільки ж широкими, як газові гіганти, хоча вони важать менше ніж у 10 разів більше маси Землі.
Використовуючи космічний телескоп Хаббл NASA, дослідники проводили подальші спостереження за двома "смачними" світами, відомими як Kepler-51b та Kepler-51d. Вони виявили, що роздуті атмосфери світів, швидше за все, містять серпанок, що тягнеться високо над їх поверхнею. Розширена світова атмосфера ставила їх до рідкісного класу екзопланет, наддувних.
"Це екзопланети найнижчої щільності на сьогодні", - сказала Джессіка Робертс минулого місяця. Вона представила попередні результати під час 232-ї піврічної зустрічі Американського астрономічного товариства в Денвері. Аспірант Університету Колорадо, Боулдер, Робертс допоміг зробити ідею порівняння Землі для планет. Вона знайшла незвичайний аналог для супер-пуфів - солодке частування. [Найцікавіші відкриття чужої планети 2017 року]
"Я хочу, щоб ви зобразили гігантські планети, виготовлені з цукерки з вати", - сказала вона.
"Дійсно пухнасті титани"
У 2011 році Кеплер помітив світ низької щільності на орбіті молодої зірки Kepler 51; пізніші дослідження підтвердили, що планета мала двох братів і сестер. Всі три планети мають вибухаючу атмосферу, і початкові спостереження свідчать про їх низьку щільність.
Суперпузи привернули увагу докторського радника Робертса в Боулдері Захорі Берта-Томпсона, який підозрював, що роздуту атмосферу буде легше вивчити, ніж більш осілі атмосфери в інших світах. Разом з кількома колегами вчені використовували Хаббла для дослідження хімії атмосфер 51b і 51d, коли пара двічі проходила між зіркою та Землею. Третій світ, 51c, лише обрізав край Сонця системи, зберігаючи його атмосферу таємно, і тому не був частиною нового дослідження.
Дослідники виявили, що обидві планети видавали сигнал, який передбачає, що в атмосферах панують крихітні частинки, звані аерозолі. Ці аерозолі можуть бути створені масивними хмарними банками, або вони можуть бути ознакою обволікаючої планети імли.
"Наші найкращі здогадки - це те, що ми не маємо справу з певним хмарним конденсатом", - сказав Робертс. "З чим ми, мабуть, маємо справу з деяким типом фотохімічної імли, з якого ми просто не знаємо, з чого це зроблено".
У Сонячній системі найбільший Місяць Сатурна - Титан - єдиний, де переважає шар мути, зроблений з вуглеводнів, швидше за все, метану та етану. Масивний Місяць може дати уявлення про наддуви, які могли б нести розширену вершину серпанку.
"Ми можемо дивитись на справді пухнастих титанів", - сказав Робертс. [Сутінки сумерку світять над титаном Великого Місяця Сатурна в чудовій фотографії Кассіні]
Бавовняно-цукеркові планети
Розрахунок щільності планети вимагає повернення до фізики середньої школи. Щільність об'єкта - це його маса, поділена на його об'єм; об'єм визначається його радіусом. Точні вимірювання Хаббла допомогли дослідникам краще обмежити масу екзопланет. Щоб знайти їх радіус - і, таким чином, їх обсяг - вчені порівнюють розміри планети з її зіркою. Переглянувши те, що було відомо про зірку, Робертс та її колеги змогли визначити більш точний радіус.
У Kepler-51b маса приблизно вдвічі більша від Землі та радіус приблизно в сім разів більший, і він обертається навколо своєї зірки кожні 45 днів. За своєю 130-денною орбітою Kepler-51d трохи більший, приблизно в 7,5 разів масивніший за Землю, радіус якого майже в десять разів більший від нашої планети. Третьому братові, Kepler-51c, потрібно 85 днів для подорожі навколо зірки і має приблизно в чотири рази більше радіус Землі.
Поєднуючи оновлену масу з переглянутим радіусом, дослідники могли підрахувати, що щільність планет коливалася від 0,03 грама до 0,06 грама на кубічний сантиметр. Це на десяту частину щільніше, ніж Сатурн, найменш щільна планета Сонячної системи, і та, яка пливе у воді, якби ви могли знайти ванну досить велику.
Зрозуміти, що це означатиме в реальному плані, знадобиться трохи більше роботи, але Робертс був рішучим.
Першою її думкою було зефір. Вона розплавила партію в мікрохвильовій печі, але виявила, що білі частування були все ще занадто густими.
"Це був просто жахливий безлад", - сказала вона для Space.com.
Для своїх бавовняно-цукеркових відрахувань вона направилася до продуктового магазину та придбала контейнери з цукерками з бавовни. Щойно закручений матеріал був недостатньо щільним, але вона сподівалася, що попередньо упаковані діжки можуть спрацювати. Вона виміряла об'єм контейнера і зважила матеріал, щоб обчислити його щільність, що було близьким для суперпуфлів.
"Я купив стільки таких ванночок, [касир] був подібний. Ви повинні бути шанувальником цукерок з вати", - сказав Робертс.
"Я був таким, як для науки".
Молоді планети
Чому ці світи такі щільні? Робертс вважає, що їх молодість може зіграти ключову роль. Планети утворюються, коли пил і скелі стикаються, щоб створити світ. Коли скелясте ядро є досить масивним, його сила тяжіння тягне більш легкий газ, щоб створити атмосферу.
Згідно з моделями, три наддувні утворювались поза сніговою лінією їх системи, невидимою межею навколо центральних зірок, де газ досить холодний, щоб конденсуватися в лід. Потім планети мігрували всередину, досягаючи своїх діючих орбіт. Коли вони рухалися ближче до теплої зірки, їх лід танув і створював газоподібну атмосферу, яка починає випинатися.
Поки планети починають теплими від зіткнень, що їх утворили, вони з часом охолоджуються, викликаючи скорочення матеріалу. У той же час зоряні вітри позбавляють частину своєї атмосфери. За словами Робертса, моделі припускають, що в наступні 5 мільярдів років, коли він трохи старший, ніж Земля сьогодні, 51b буде більше схожий на типову планету Нептуна. Оскільки вона розташована далі від зірки, вона сказала, що "51d, швидше за все, буде трохи дивним, тому що в ній не буде знято стільки атмосфери".
"Через кілька мільярдів років ми побачимо ці планети менше, ніж зараз", - сказав Робертс.
Якби ви могли стояти на одному з наддувів (якщо припустити, що у нього скеляста поверхня), тиск атмосфери, ймовірно, буде надто великим, сказав Робертс. Вам краще буде плавати вище в атмосфері, де тиск буде нижчим, додала вона.
На початку свого життя Земля, ймовірно, похвалилася своєю роздутою атмосферою, сказала вона, хоча, ймовірно, втратила її дуже швидко.
Вчені планують подати свої дослідження до публікації пізніше цього літа.
Тепер нам просто потрібні солодкі світи для спортивних бавовняно-цукеркових кольорів, таких як синій, рожевий, фіолетовий або зелений!
