Existuje určitý druh exoplanety, kterou astronomové někdy označují jako planety z bavlněných bonbónů nebo super-obláčky. Jsou záhadní, protože jejich masy se neshodují s jejich extrémně velkými poloměry. Tyto dvě vlastnosti znamenají planetu s extrémně nízkou hustotou.
V naší Sluneční soustavě není nic jako oni a jejich hledání ve vzdálených solárních systémech bylo záhadné. Teď na to mohl přijít pár astronomů.
Astronomové jsou Anthony Piro z Carnegie University a Shreyas Vissapragada v Caltechu. Jejich článek je nazván „Zkoumání toho, zda mohou být superfouky vysvětleny jako prstenové exoplanety“. Je publikován v The Astronomical Journal.
"Začali jsme přemýšlet, co když tyto planety vůbec nejsou vzdušné jako vatové bonbóny," řekl Piro v tiskové zprávě. "Co když se superfouky zdají tak velké, protože jsou ve skutečnosti obklopeny prsteny?"
Lovci planet našli více než 4 000 potvrzených exoplanet. Při pečlivém pozorování mohou astronomové omezit exoplanetové charakteristiky, jako je hustota, hmotnost, velikost, a to i v případě, že jsou v obytné zóně své hvězdy. Neexistuje však reálný způsob, jak zjistit, zda tyto vzdálené objekty mají prsteny.
Bylo by překvapivé, kdyby to nikdo neudělal. Všechny plynové obry a ledové obry v naší Sluneční soustavě mají prsteny, ale pouze Saturnovy jsou snadno rozeznatelné.
Většina exoplanet je objevena metodou tranzitu. To zahrnuje pečlivé pozorování planety, která prochází mezi její hostitelskou hvězdou a námi. Astronomové mohou na základě nepatrného poklesu světla ve hvězdném světle detekovat planetu. Je to také způsob, jakým určují další vlastnosti planety, spolu s pozorováním, jak se hvězda hýbe v reakci na pohyb planety.
Metoda tranzitu však nemůže astronomům sdělit, zda má planeta prsteny. V myšlenkovém experimentu se astronomové divili, jaké planety jako Saturn budou vypadat vzdálenému pozorovateli.
"Začali jsme přemýšlet, jestli byste se na nás měli dívat ze vzdáleného světa, poznali byste Saturn jako prstencovou planetu, nebo by to vypadalo jako nafoukaná planeta pro mimozemského astronoma?" Zeptala se Vissapragada.
Ve své práci vědci říkají: „Užitečným příkladem, který je třeba zvážit, je Saturn: průměrem za sezónu, pokud by externí pozorovatel změřil velikost Saturn při tranzitu bez započítání prstenů, podcenil by jeho skutečnou hustotu asi dvakrát.“
Stavěli na tomto myšlenkovém experimentu se skutečným experimentem nebo simulací. Vědci simulovali prstencovou planetu procházející před Sluncem a to, co by vypadalo vzdálenému astronomovi s výkonnými pozorovacími nástroji. Studovali také typy materiálů v prstencích, které by ovlivnily pozorování.
Výsledky byly smíšené. Podle jejich práce mohou prsteny vysvětlit některé nafouklé planety, ale ne všechny. Ve svém příspěvku říkají: „Zjistili jsme, že toto vysvětlení funguje pro některé z nadýchání, ale pro jiné má potíže.“ Součástí vysvětlení těchto výsledků je i neobvyklé spektrum listových planet.
Ve své práci autoři říkají: „Zde zvažujeme, zda by <nafouklé planety> mohly mít velké odvozené poloměry, protože jsou ve skutečnosti prsteny. To by přirozeně vysvětlovalo, proč super-obláčky dosud vykazovaly pouze bezvýrazná tranzitní spektra. “ Exoplanet bude obvykle mít spektra, ale u prstenů žádné neexistuje.
Autoři pokračují: „Zjistili jsme, že tato hypotéza může fungovat v některých případech, ale ne ve všech. Úzká blízkost super-nadýchání k jejich mateřským hvězdám vyžaduje prsteny se skalnatým než ledovým složením. “ To zase omezuje poloměry prstenů samotných.
A limit poloměrů znamená, že prsteny mohly vysvětlit některé nafouklé planety, ale ne všechny. Podle tohoto článku „je obtížné vysvětlit velkou velikost Kepler 51b, 51c, 51d a 79d, pokud prsteny nejsou složeny z porézního materiálu.“ Všechny tři planety Kepler 51 jsou všechny nafukovací planety a jsou to tři planety s nejnižší známou hustotou. Ve skutečnosti, i když jsou to všechny planety velikosti Jupiteru, jejich hmotnosti jsou jen několikrát větší než na Zemi.
V tiskové zprávě to spoluautor Piro vysvětlil takto: „Tyto planety mají sklon obíhat v těsné blízkosti svých hostitelských hvězd, což znamená, že prsteny by měly být spíše skalnaté než ledové. Poloměry skalních prstenů však mohou být jen tak velké, pokud není skála velmi porézní, takže ne každý super-obláček by těmto omezením vyhovoval. ““
Materiál tvořící skalní prsten může být jen tak hustý a může tvořit pouze prsteny určité velikosti. Pokud je příliš hustý a příliš vzdálený od planety, místo toho se zkombinuje do satelitů.
Dvojice vědců tvrdí, že nejméně tři pozorované nafouklé planety lze pravděpodobně vysvětlit prsteny: Kepler 87c a 177c, jakož i HIP 41378f. Kepler 87c je stejně velký jako Neptun, přesto je to jen asi 6,4krát větší než Země. Ostatní dva na jejich seznamu mají podobný rozdíl mezi velikostí a hmotností.
Bohužel, stejně jako mnoho problémů v astronomii, nemáme pozorovací schopnost zjistit, zda je tento výzkum přesný. Pozorování země se přiblížily jasným cílům, ale hostitelské hvězdy pro známé nafouklé planety jsou příliš slabé. (Jedinou výjimkou je HIP 41278 f, který byl oznámen jako nová nafouknutá planeta, když dvojici autorů dokončovali tento článek.) Stejně jako u jiných problémů v astronomii, musíme také počkat, až James Webb Space Telescope osvětlí nějaké světlo problém. Žádné současné pozorovací zařízení není schopné detekovat prstence kolem exoplanet.
Pokud se u některého z těchto exoplanet potvrdí, že má prsteny, bude to důležitý vývoj. Astronomům poskytnu mnohem lepší porozumění tomu, jak se formovaly planetární systémy a jak se vyvíjely.
Více:
- Tisková zpráva: Co když tajemné „bavlněné bonbóny“ planety skutečně sportovní prsteny?
- Výzkumný článek: Zkoumání toho, zda mohou být superfouky vysvětleny jako prstencové exoplanety
- Space Magazine: Je „mimozemská megastruktura“ kolem Tabbyho hvězdy skutečně prstenovým obrem?
