Slika umjetnika egzoplaneta s ispuhanom atmosferom.
(Slika: © NASA)
Ispada da egzoplaneti mogu biti slatki kao putovanje na državni sajam: Dva svijeta koja je otkrio NASA-in svemirski teleskop Kepler imaju približno jednaku gustoću kao i paket bombon bombona. Dvije planete, kojima orbitira mlada zvijezda stara samo oko 500 milijuna godina, novorođeni su svjetovi gotovo široki poput plinskih divova, iako imaju težinu manju od 10 puta veću od mase Zemlje.
Koristeći NASA-in svemirski teleskop Hubble, istraživači su pratili daljnja opažanja dva "ukusna" svijeta, poznata kao Kepler-51b i Kepler-51d. Otkrili su da nabujale atmosfere svijeta najvjerojatnije sadrže izmaglicu koja se protezala visoko iznad njihove površine. Proširene atmosfere svijeta svrstale su ih u rijetku klasu egzoplaneta, superpuha.
"Ovo su egzoplanete najniže gustoće do sada", rekla je Jessica Roberts prošlog mjeseca. Predstavila je preliminarne rezultate tijekom 232. polugodišnjeg sastanka Američkog astronomskog društva u Denveru. Diplomirani student na Sveučilištu u Coloradu, Boulder, Roberts pomogao je u postizanju usporedbe planeta sličnih Zemlji. Pronašla je neobičan analog za super puffse - slatku poslasticu. [Najintrigantnija otkrića vanzemaljskih planeta 2017.]
"Želim da slikate divovske planete izrađene od bombona od pamuka", rekla je.
"Stvarno lepršavi Titani"
Kepler je 2011. godine uočio svijet niske gustoće u orbiti oko mlade zvijezde Kepler 51; kasnije studije potvrdile su da planet ima dvije braće i sestre. Sva tri planeta imaju ispupčenu atmosferu, a prvotna su promatranja sugerirala njihovu nisku gustoću.
Vrhunski puhovi privukli su pozornost Robertsovog doktorskog savjetnika za Boulder, Zachoryja Berta-Thompsona, koji je sumnjao da će napuhanu atmosferu biti lakše proučiti nego što je nastanjenija atmosfera u drugim svjetovima. Zajedno s nekoliko kolega, znanstvenici su koristili Hubblea za ispitivanje kemije atmosfere 51b i 51d dok je par dvaput prolazio između svoje zvijezde i Zemlje. Treći svijet, 51c, samo je ošišao rub sunca sustava, održavajući njegovu atmosferu skrivenom, pa tako nije bio dio nove studije.
Istraživači su otkrili da su obje planete proizvele signal sugerirajući da u atmosferi dominiraju sitne čestice zvane aerosoli. Te aerosole bi mogle stvoriti masivne oblačne obale ili bi mogle biti znak planetarno okružene izmaglice.
"Najbolje pretpostavljamo da se ne bavimo nekom vrstom kondenzacije u oblaku", rekao je Roberts. "Ono s čim se vjerojatno bavimo je neka vrsta fotokemijske izmaglice za koju jednostavno ne znamo od čega se stvara."
U Sunčevom sustavu, Saturnov najveći mjesec, Titan, jedini dominira sloj maglice napravljen od ugljikovodika, najvjerojatnije metana i etana. Ogroman mjesec mogao bi pružiti uvid u super puhove koji bi mogli podnijeti proširenu verziju izmaglice.
"Možda gledamo neke stvarno puhaste Titane", rekao je Roberts. [Sumrak izmaglica svijetli nad Saturnovim Titanom velikog mjeseca na prekrasnoj fotografiji Cassinija]
Planeti od bombona
Izračun gustoće planeta zahtijeva povratak u srednju školu fizike. Gustoća predmeta je njegova masa podijeljena s njegovom zapreminom; volumen se određuje njegovim polumjerom. Precizna mjerenja Hubblea pomogla su istraživačima da bolje ograniče masu egzoplaneta. Da bi pronašli njihov polumjer - a time i njihov volumen - znanstvenici uspoređuju veličinu planeta sa njegovom zvijezdom. Revidiranjem onoga što se znalo o zvijezdi, Roberts i njezini kolege uspjeli su odrediti precizniji polumjer.
Kepler-51b ima masu oko dvostruko veću od Zemlje i radijus oko sedam puta veći, a kruži oko zvijezde svakih 45 dana. Sa svojom 130-dnevnom orbitom Kepler-51d je malo veći, oko 7,5 puta masivniji od Zemlje s radijusom gotovo deset puta većim od našeg planeta. Trećem bratu, Kepler-51c, treba 85 dana da putuje oko zvijezde i ima oko četiri puta polumjer Zemlje.
Kombinirajući ažuriranu masu s revidiranim polumjerom, istraživači su mogli izračunati da se gustoća planeta kreće od 0,03 grama do 0,06 grama po kubičnom centimetru. Desetina je gusta kao Saturn, najmanje gusti planet Sunčevog sustava, i onaj koji bi lebdio u vodi kad biste našli kadu dovoljno veliku.
Shvatiti što bi to značilo u stvarnom svijetu trebalo bi malo više posla, ali Roberts je bio odlučan.
Prva joj je misao bila marshmallows. Rastopila je hrpu u mikrovalnoj, ali otkrila je da su bijele poslastice još uvijek pregusto.
"To je bio samo užasan nered", rekla je za Space.com.
Po odbitku od pamučnog bombona, uputila se do trgovine i kupila spremnike bombonskih bombona. Svježe izlizani materijal nije bio dovoljno gust, ali nadala se da će unaprijed pripremljene kade uspjeti. Izmjerila je volumen spremnika i izvagala materijal kako bi izračunala njegovu gustoću, što je bilo približno za super puhove.
"Kupio sam toliko kade, [blagajnica] je bila poput. Sigurno ste obožavatelj bombonskih pamuka", rekao je Roberts.
"Bio sam takav, to je za znanost."
Mladi planeti
Zašto su ovi svjetovi tako gusti? Roberts smatra da bi njihova mladost mogla igrati ključnu ulogu. Planeti se formiraju u obliku sudara prašine i stijena kako bi izgradili svijet. Kada je stjenovita jezgra dovoljno masivna, njezina gravitacija povlači se u lakši plin da bi stvorio atmosferu.
Prema modelima, tri superpuha nastala su izvan snježne linije njihovog sustava, nevidljive granice oko središnjih zvijezda gdje je plin dovoljno hladan da se kondenzira u led. Planeti su zatim migrirali prema unutra, dosegnuvši svoju trenutnu orbitu. Kako su se približavali toploj zvijezdi, njihov se led otopio i stvorio plinovitu atmosferu koja počinje lučiti.
Dok planeti počinju topli od sudara koji su ih stvorili, vremenom se hlade, izazivajući kontrakciju materijala. U isto vrijeme, zvjezdani vjetrovi uklanjaju dio svoje atmosfere. Prema Robertsu, modeli sugeriraju da će u sljedećih 5 milijardi godina, kad je malo stariji od Zemlje, 51b izgledati više kao tipični planet Neptun. Budući da je to udaljenije od zvijezde, rekla je da će "51d vjerojatno biti malo neobična, jer joj nije oduzeta toliko atmosfere".
"Za nekoliko milijardi godina vidjet ćemo ove planete manje nego što su sada", rekao je Roberts.
Ako biste mogli stajati na jednom od superpuha (pod pretpostavkom da ima stjenovitu površinu), pritisak atmosfere vjerojatno bi bio pogubno visok, rekao je Roberts. Bilo bi vam bolje da plivate više u atmosferi u kojoj bi tlak bio niži, dodala je.
Rano u svom životnom vijeku, Zemlja se vjerojatno hvalila vlastitom nabujalom atmosferom, rekla je, mada je vrlo brzo izgubila.
Znanstvenici planiraju svoje istraživanje podnijeti na objavljivanje kasnije ovog ljeta.
Sada su nam samo potrebni slatki svjetovi za sportske pamučno-bombonske boje, poput plave, ružičaste, ljubičaste ili zelene!
