Imaginea unui artist a unui exoplanet cu o atmosferă bombată.
(Imagine: © NASA)
Se pare că exoplanetele pot fi la fel de dulci ca o călătorie la târgul de stat: Două lumi descoperite de Telescopul Spațial Kepler al NASA au aproximativ aceeași densitate ca și un pachet de bomboane de bumbac. Cele două planete, care orbitează o stea tânără de doar aproximativ 500 de milioane de ani, sunt lumi nou-născute aproape la fel de mari ca giganții de gaz, deși au o greutate de cel puțin 10 ori mai mare decât Pământul.
Folosind Telescopul spațial Hubble al NASA, cercetătorii au făcut observații ale celor două lumi „delicioase”, cunoscute ca Kepler-51b și Kepler-51d. Au descoperit că atmosfera balonată a lumilor conținea cel mai probabil o ceață care se întindea deasupra suprafeței lor. Atmosfera extinsă a lumilor le-a plasat într-o clasă rară de exoplanete, super-pufurile.
"Acestea sunt exoplanetele cu cea mai mică densitate până în prezent", a spus Jessica Roberts luna trecută. Ea a prezentat rezultatele preliminare în cadrul celei de-a 232-a reuniuni semestriale a American Astronomical Society din Denver. Un student absolvent la Universitatea din Colorado, Boulder, Roberts a ajutat la o comparație asemănătoare Pământului pentru planete. Ea a găsit un analog neobișnuit pentru super-puffs - un delicat dulce. [Cele mai interesante descoperiri extraterestre din 2017]
„Vreau să pozezi planete uriașe din bomboane de bumbac”, a spus ea.
"Titane foarte pufoase"
În 2011, Kepler a descoperit o lume cu densitate joasă orbitând pe tânăra stea Kepler 51; studiile ulterioare au confirmat că planeta avea doi frați. Toate cele trei planete au o atmosferă bombată, iar observațiile inițiale au sugerat densitățile lor scăzute.
Super-pufii au atras atenția consilierului de doctorat al lui Roberts la Boulder, Zachory Berta-Thompson, care bănuia că atmosferele umflate ar fi mai ușor de studiat decât atmosferele mai așezate din alte lumi. Alături de câțiva colegi de știință, oamenii de știință au folosit Hubble pentru a sonda chimia atmosferelor 51b și 51d în timp ce perechea a trecut de două ori între steaua lor și Pământ. Lumea a treia, 51c, a tăiat doar marginea soarelui sistemului, păstrându-și atmosfera ascunsă și astfel nu a făcut parte din noul studiu.
Cercetătorii au descoperit că ambele planete au produs un semnal care sugerează particule minuscule numite aerosoli dominate de atmosferă. Acești aerosoli ar putea fi creați de bănci de nori masivi sau ar putea fi semnul unei cețe care încercuiește planeta.
"Cea mai bună presupunere a noastră este că nu avem de-a face cu un tip de condensare în cloud", a spus Roberts. „Ceea ce avem de-a face este cu un tip de ceață fotochimică, despre care pur și simplu nu știm din ce este făcut.”
În sistemul solar, cea mai mare lună a lui Saturn, Titan, este singura care este dominată de un strat de ceață format din hidrocarburi, cel mai probabil metan și etan. Luna masivă poate oferi cunoștințe despre super-puf, ceea ce ar putea suporta o versiune extinsă a ceții.
„S-ar putea să ne uităm la niște titani cu adevărat pufos”, a spus Roberts. [Hilea crepusculă strălucește peste Titanul lunii mari a lui Saturn în superba fotografie Cassini]
Planete de bumbac-bomboane
Calcularea densității unei planete necesită o revenire la fizica liceului. Densitatea unui obiect este masa sa împărțită la volum; volumul este determinat de raza sa. Măsurările precise ale lui Hubble i-au ajutat pe cercetători să constrângă mai bine masa exoplanetelor. Pentru a-și găsi raza - și astfel volumul lor - oamenii de știință compară dimensiunea planetei cu steaua sa. Revedând ce se știa despre vedetă, Roberts și colegii ei au reușit să determine o rază mai precisă.
Kepler-51b are o masă de aproximativ două ori mai mare decât cea a Pământului și o rază de aproximativ șapte ori mai mare și își orbitează steaua la fiecare 45 de zile. Cu orbita sa de 130 de zile, Kepler-51d este ceva mai mare, de aproximativ 7,5 ori mai masiv decât Pământul, cu o rază de aproape zece ori mai mare decât a planetei noastre. Cea de-a treia soră, Kepler-51c, necesită 85 de zile pentru a călători în jurul stelei și are de aproximativ patru ori raza Pământului.
Combinând masa actualizată cu raza revizuită, cercetătorii au putut calcula că densitățile planetelor variau de la 0,03 grame la 0,06 grame pe centimetru cub. Acesta este un al zecelea la fel de dens ca Saturn, planeta cea mai puțin densă a sistemului solar și una care ar pluti în apă dacă ai putea găsi o cadă suficient de mare.
Să-mi dai seama ce ar însemna asta în termeni reali ar fi nevoie de ceva mai multă muncă, dar Roberts era hotărât.
Primul ei gând a fost de mămăligă. A topit un lot în cuptorul cu microunde, dar a descoperit că albușurile erau încă prea dense.
"Aceasta a fost doar o mizerie oribilă", a spus ea pentru Space.com.
Pentru deducerile ei din bumbac, s-a îndreptat către un magazin alimentar și a cumpărat containere cu bomboane de bumbac. Materialul proaspăt turnat nu era suficient de dens, dar speră că tuburile preambalate ar putea funcționa. Ea a măsurat volumul containerului și a cântărit materialul pentru a-i calcula densitatea, ceea ce a fost o potrivire pentru super-pufuri.
"Am cumpărat atâtea dintre aceste căzi, a fost [casierul], trebuie să fii un fan de bumbac", a spus Roberts.
"Am fost ca, este pentru știință."
Planete tinere
De ce sunt aceste lumi atât de dense? Roberts crede că tinerețea lor poate juca un rol cheie. Planetele se formează pe măsură ce praful și rocile se ciocnesc pentru a construi o lume. Când miezul stâncos este suficient de masiv, gravitația sa trage în gaz mai ușor pentru a crea o atmosferă.
Conform modelelor, cele trei super-puf s-au format în afara liniei de zăpadă a sistemului lor, granița invizibilă din jurul stelelor centrale unde gazul este suficient de rece pentru a se condensa în gheață. Planetele au migrat apoi spre interior, ajungând pe orbitele lor actuale. Pe măsură ce se apropiau de steaua caldă, gheața lor s-a topit și a creat o atmosferă gazoasă care începe să se umfle.
În timp ce planetele pornesc la cald de la coliziunile care le-au format, acestea se răcesc în timp, provocând o contracție a materialului. În același timp, vânturile stelare dezlipesc o parte din atmosfera lor. Potrivit lui Roberts, modelele sugerează că în următorii 5 miliarde de ani, când este un pic mai în vârstă decât astăzi Pământul, 51b va arăta mai mult ca o planetă tipică Neptun. Pentru că este mai departe de stea, ea a spus că „51d va fi probabil un pic ciudat, pentru că nu are atâta parte din atmosfera ei dezbrăcată”.
"În câteva miliarde de ani, vom vedea aceste planete mai mici decât sunt acum", a spus Roberts.
Dacă ai putea sta pe unul dintre super-pufuri (presupunând că are o suprafață stâncoasă), presiunea atmosferei ar fi probabil foarte ridicată, a spus Roberts. Ar fi mai bine să plutești în jurul valorii mai mari în atmosferă unde presiunea ar fi mai mică, a adăugat ea.
La începutul vieții sale, Pământul s-a lăudat probabil cu propria atmosferă balonată, a spus ea, deși probabil a pierdut-o foarte repede.
Oamenii de știință intenționează să își prezinte cercetările spre publicare mai târziu în această vară.
Acum avem nevoie doar de lumile dulci pentru a face sport cu culori de bumbac-bomboane, precum albastru, roz, violet sau verde!
