Istnieje rodzaj egzoplanety, którą astronomowie czasami nazywają planetami z waty cukrowej lub super-puffami. Są tajemnicze, ponieważ ich masy nie pasują do ich bardzo dużych promieni. Te dwie cechy sugerują planetę o wyjątkowo niskiej gęstości.
W naszym Układzie Słonecznym nie ma takich jak oni, a znalezienie ich w odległych układach słonecznych było zagadką. Teraz para astronomów mogła to rozgryźć.
Astronomami są Anthony Piro z Carnegie University i Shreyas Vissapragada z Caltech. Ich artykuł zatytułowany jest „Badanie, czy super-zaciągnięcia można wyjaśnić jako pierścieniowe egzoplanety”. Jest opublikowany w The Astronomical Journal.
„Zaczęliśmy myśleć, co jeśli te planety wcale nie są przewiewne”, powiedział Piro w komunikacie prasowym. „Co jeśli super-zaciągnięcia wydają się tak duże, ponieważ w rzeczywistości są otoczone pierścieniami?”
Łowcy planet znaleźli ponad 4000 potwierdzonych egzoplanet. Dzięki uważnej obserwacji astronomowie mogą ograniczyć cechy egzoplanety, takie jak gęstość, masa, rozmiar, a nawet jeśli znajdują się w strefie zamieszkiwalnej swojej gwiazdy. Ale nie ma prawdziwego sposobu ustalenia, czy te odległe obiekty mają pierścienie.
Byłoby zaskakujące, gdyby nikt tego nie zrobił. Wszystkie gazowe olbrzymy i lodowe olbrzymy w naszym Układzie Słonecznym mają pierścienie, chociaż tylko Saturny są łatwo dostrzegalne.
Większość egzoplanet odkrywa się metodą tranzytu. Obejmuje to uważne obserwowanie planety, która przechodzi między gwiazdą macierzystą a nami. Na podstawie niewielkiego zanurzenia w świetle gwiazd powodowanym przez tranzyt planety astronomowie mogą wykryć planetę. W ten sposób określają inne cechy planety, a także obserwują, jak gwiazda kołysze się w odpowiedzi na ruch planety.
Ale metoda tranzytu nie może powiedzieć astronomom, czy planeta ma pierścienie. W eksperymencie myślowym astronomowie zastanawiali się, jak planety takie jak Saturn wyglądałyby dla odległego obserwatora.
„Zaczęliśmy się zastanawiać, czy gdybyś spojrzał na nas z odległego świata, czy rozpoznałbyś Saturna jako planetę otoczoną pierścieniami, czy też byłby to obłudna planeta dla obcego astronoma?” - zapytał Vissapragada.
W swojej pracy naukowcy twierdzą: „Przydatnym przykładem do rozważenia jest Saturn: uśredniony w ciągu sezonu, jeśli zewnętrzny obserwator zmierzyłby rozmiar Saturna w drodze bez uwzględnienia pierścieni, nie doceniłby jego prawdziwej gęstości około dwa razy”.
Oparli się na tym eksperymencie myślowym z rzeczywistym eksperymentem lub symulacją. Naukowcy przeprowadzili symulację pierścieniowej planety przechodzącej przed Słońcem i tego, jak wyglądałoby to odległemu astronomowi z potężnymi instrumentami obserwacyjnymi. Zbadali również rodzaje materiału w pierścieniach, które mogłyby wpłynąć na obserwacje.
Wyniki były mieszane. Zgodnie z ich pracą pierścienie mogą wyjaśniać niektóre dmuchane planety, ale nie wszystkie. W swoim artykule mówią: „Stwierdzamy, że to wyjaśnienie działa dla niektórych super-zaciągnięć, ale dla innych ma trudności”. Częściowe wyjaśnienie tych wyników obejmuje pozbawione cech widma dmuchanych planet.
W swoim artykule autorzy mówią: „Rozważamy tutaj, czy <puchujące planety> mogą mieć duże wywnioskowane promienie, ponieważ w rzeczywistości są otoczone. To naturalnie wyjaśniałoby, dlaczego super-zaciągnięcia do tej pory wykazywały jedynie pozbawione cech widma tranzytowe. ” Zwykle egzoplaneta będzie miała widma, ale z pierścieniami nie ma jej.
Autorzy kontynuują: „Stwierdzamy, że ta hipoteza może działać w niektórych przypadkach, ale nie we wszystkich. Bliskość super-zaciągnięć do ich macierzystych gwiazd wymaga pierścieni o skalistym, a nie lodowatym składzie. ” To z kolei ogranicza promienie samych pierścieni.
A ograniczenie promieni oznacza, że pierścienie mogłyby wyjaśnić niektóre dmuchane planety, ale nie wszystkie. Według artykułu „utrudnia to wyjaśnienie dużego rozmiaru Keplera 51b, 51c, 51d i 79d, chyba że pierścienie są wykonane z porowatego materiału”. Wszystkie trzy planety Kepler 51 są planetami puchowymi i są to trzy o najniższej znanej gęstości. W rzeczywistości, mimo że wszystkie są planetami wielkości Jowisza, ich masy są tylko kilka razy większe niż Ziemi.
W komunikacie prasowym współautor Piro wyjaśnił to w ten sposób: „Planety te krążą wokół swoich gwiazd-gospodarzy w bliskim sąsiedztwie, co oznacza, że pierścienie musiałyby być raczej skaliste niż lodowe. Ale promienie skalistego pierścienia mogą być tak duże, chyba że skała jest bardzo porowata, więc nie każdy super-zaciąganie się spełniałoby te ograniczenia. ”
Materiał, z którego składa się skalisty pierścień, może być tylko tak gęsty i może tworzyć tylko pierścienie określonego rozmiaru. Jeśli jest zbyt gęsty i zbyt daleko od planety, zamiast tego połączy się w satelity.
Para naukowców twierdzi, że co najmniej trzy zaobserwowane dmuchane planety można prawdopodobnie wytłumaczyć pierścieniami: Kepler 87c i 177c, a także HIP 41378f. Kepler 87c jest tak duży jak Neptun, ale jest tylko około 6,4 razy masywniejszy niż Ziemia. Dwa pozostałe na liście mają podobną rozbieżność między rozmiarem a masą.
Niestety, podobnie jak wiele problemów w astronomii, nie mamy siły obserwacyjnej, aby dowiedzieć się, czy te badania są dokładne. Obserwacje naziemne zbliżyły się do jasnych celów, ale gwiazdy macierzyste dla znanych planet dmuchanych są zbyt słabe. (Jedynym wyjątkiem jest HIP 41278 f, który został ogłoszony jako nowa puchata planeta, gdy para autorów kończyła ten artykuł.) Podobnie jak w innych kwestiach astronomicznych, musimy poczekać, aż Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba rzuci trochę światła na problem. Żadne obecne urządzenie obserwacyjne nie jest w stanie wykryć pierścieni wokół egzoplanet.
Jeśli któraś z tych egzoplanet ma potwierdzone pierścienie, będzie to ważny rozwój. Dam astronomom o wiele lepsze zrozumienie, w jaki sposób układy planetarne powstały i jak ewoluowały.
Więcej:
- Informacja prasowa: Co jeśli tajemnicze plansze z „waty cukrowej” faktycznie mają sportowe pierścienie?
- Artykuł badawczy: Badanie, czy super-zaciągnięcia można wyjaśnić jako pierścieniowe egzoplanety
- Space Magazine: Czy „obca megastruktura” wokół gwiazdy Tabby jest rzeczywiście gigantem z pierścieniami?
