Umělecký obraz exoplanety s vypouklou atmosférou.
(Obrázek: © NASA)
Ukázalo se, že exoplanety mohou být stejně sladké jako výlet na státní veletrh: Dva světy objevené Keplerovým vesmírným dalekohledem NASA mají přibližně stejnou hustotu jako balíček cukrové vaty. Dvě planety, které obíhají kolem mladé hvězdy staré jen asi 500 milionů let, jsou novorozené světy téměř stejně široké jako plynové giganty, i když váží méně než 10krát větší množství Země.
Pomocí Hubbleovho vesmírného dalekohledu NASA vědci provedli následná pozorování dvou „lahodných“ světů, známých jako Kepler-51b a Kepler-51d. Zjistili, že nafouklé atmosféry světů s největší pravděpodobností obsahovaly oparu táhnoucí se vysoko nad jejich povrchem. Rozsáhlá atmosféra světů je zařadila do vzácné třídy exoplanet, super nadýchání.
„Tohle jsou dosud exoplanety s nejnižší hustotou,“ řekla minulý měsíc Jessica Roberts. Předběžné výsledky představila na 232. pololetním zasedání americké astronomické společnosti v Denveru. Roberts, postgraduální student na University of Colorado, Boulder, pomohl vyhodit planetové srovnání Země. Našla neobvyklý analog pro super-obláčky - sladké pochoutky. [Nejzajímavější objevy mimozemské planety 2017]
„Chci, abys si představil obří planety vyrobené z cukrovinek,“ řekla.
"Opravdu načechraný titáni"
V roce 2011 Kepler spatřil svět nízké hustoty obíhající kolem mladé hvězdy Kepler 51; pozdější studie potvrdily, že planeta měla dva sourozence. Všechny tři planety mají vypouklou atmosféru a počáteční pozorování naznačovala jejich nízkou hustotu.
Super-nadýchání upoutalo pozornost Robertsova doktorského poradce v Boulderu Zachory Berta-Thompsonové, který měl podezření, že nafouklé atmosféry bude snadnější studovat než vyrovnanější atmosféry v jiných světech. Spolu s několika kolegy vědci použili Hubble ke zkoušení chemie atmosféry 51b a 51d, když pár prošel dvakrát mezi jejich hvězdou a Zemí. Třetí svět, 51c, pouze ostříhal okraje slunečního systému, udržoval jeho atmosféru skrytou, a tak nebyl součástí nové studie.
Vědci zjistili, že obě planety produkovaly signál naznačující, že v atmosféře dominovaly malé částice zvané aerosoly. Tyto aerosoly by mohly být vytvořeny masivními oblaky nebo by mohly být příznakem oparu obklopujícího planetu.
"Náš nejlepší odhad je, že se nezabýváme nějakým typem kondenzace mraků," řekl Roberts. „Pravděpodobně se jedná o nějaký typ fotochemického zákalu, který prostě nevíme, z čeho je vyroben.“
Ve sluneční soustavě je Saturnův největší měsíc Titan jediným, kterému dominuje vrstva zákalu z uhlovodíků, s největší pravděpodobností metanu a etanu. Masivní měsíc může poskytnout nahlédnutí do super-obláček, které by mohly nést rozšířenou verzi oparu.
„Možná se podíváme na nějaké opravdu načechrané Titany,“ řekl Roberts. [Twilight Haze svítí nad Saturnovým velkým měsícem Titan v nádherné fotografii Cassini]
Bavlněné bonbóny
Výpočet hustoty planety vyžaduje návrat k fyzice na střední škole. Hustota objektu je jeho hmotnost dělená jeho objemem; objem je určen jeho poloměrem. Hubbleova přesná měření pomohla vědcům lépe omezit množství exoplanet. Vědci porovnají velikost planety s hvězdou, aby našli svůj poloměr - a tím i svůj objem. Po revizi toho, co bylo o hvězdě známé, Roberts a její kolegové dokázali určit přesnější poloměr.
Kepler-51b má hmotu asi dvakrát větší než Země a poloměr asi sedmkrát větší a každých 45 dní obíhá kolem své hvězdy. Kepler-51d se svou 130denní oběžnou dráhou je o něco větší, asi 7,5krát větší než Země, s poloměrem téměř desetinásobkem poloměru naší planety. Třetí sourozenec, Kepler-51c, trvá 85 dní, než cestuje kolem hvězdy a má asi čtyřnásobek poloměru Země.
Kombinací aktualizované hmoty s revidovaným poloměrem mohli vědci vypočítat, že hustoty planet se pohybovaly od 0,03 gramu do 0,06 gramu na centimetr krychlový. To je desetina hustá jako Saturn, nejméně hustá planeta sluneční soustavy a planeta, která by vznášela se ve vodě, kdybyste našli dostatečně velkou vanu.
Zjistit, co by to znamenalo v reálném světě, by vyžadovalo trochu více práce, ale Roberts byl odhodlaný.
První myšlenkou byla marshmallows. Roztavila dávku v mikrovlnné troubě, ale zjistila, že bílé pochoutky jsou stále příliš husté.
„Byl to jen hrozný nepořádek,“ řekla Space.com.
Pro své srážky z bavlněných bonbónů zamířila do obchodu s potravinami a koupila kontejnery s cukrovou vatou. Čerstvě točený materiál nebyl dostatečně hustý, ale doufala, že zabalené vany mohou fungovat. Odměřila objem nádoby a zvážila materiál, aby vypočítala jeho hustotu, což byla těsná shoda superšluku.
"Koupil jsem tolik těchto van, ta pokladna byla jako, musíš být fanoušek cukrové vaty," řekl Roberts.
"Byl jsem rád, je to pro vědu."
Mladé planety
Proč jsou tyto světy tak husté? Roberts si myslí, že jejich mládež může hrát klíčovou roli. Planety se formují jako prach a skály se srazí, aby vytvořily svět. Když je skalnaté jádro dostatečně masivní, přitáhne jeho gravitace lehčí plyn, aby vytvořil atmosféru.
Podle modelů se tři superfouky vytvořily mimo sněhovou linii jejich systému, neviditelnou hranici kolem centrálních hvězd, kde je plyn dostatečně studený, aby se kondenzoval do ledu. Planety poté migrovaly dovnitř a dosáhly svých současných drah. Když se přiblížili k teplé hvězdě, jejich led se roztopil a vytvořil plynnou atmosféru, která se začala bouřit.
Zatímco planety začínají teplem ze srážek, které je tvořily, časem se ochladzují a způsobují kontrakci materiálu. Současně se část atmosféry zbaví hvězdných větrů. Podle Robertsové modely naznačují, že v příštích 5 miliardách let, když je o něco starší než Země, je dnes 51b vypadat spíš jako typická Neptunova planeta. Protože je to daleko od hvězdy, řekla, že „51d bude pravděpodobně trochu podivný, protože nemá tolik své atmosféry zbavené.“
„Za několik miliard let uvidíme tyto planety menší, než jsou nyní,“ řekl Roberts.
Pokud byste mohli stát na jednom z nadýchání (za předpokladu, že má skalnatý povrch), tlak atmosféry by byl pravděpodobně drsně vysoký, řekl Roberts. Lepší by bylo, kdybyste se vznášeli kolem výše v atmosféře, kde by byl tlak nižší, dodala.
Začátkem svého života se Země pravděpodobně chlubila svou vlastní nafouklou atmosférou, řekla, ale pravděpodobně ji ztratila velmi rychle.
Vědci plánují předložit svůj výzkum ke zveřejnění později v létě.
Nyní potřebujeme sladké světy pro sport barev bavlněných bonbónů, jako je modrá, růžová, fialová nebo zelená!
