Студија екстрасоларних планета је заиста експлодирала последњих година. Тренутно су астрономи успели да потврде постојање 4 044 планета изван нашег Сунчевог система, а још 4900 чека на потврду. Проучавање ових многих планета открило је ствари о домету могућих планета у нашем Универзуму и научило нас да постоји много оних за које у нашем Сунчевом систему нема аналога.
На пример, захваљујући новим подацима које је добио Хуббле свемирски телескоп, астрономи су сазнали више о новој класи егзопланета која је позната и као „супер-пуфф“ планете. Планете ове класе су у основи млади гасни дивови који су по величини упоредиви са Јупитером, али имају масе које су само неколико пута веће од Земље. То доводи до тога да њихове атмосфере имају густину бомбонских бомбона, отуда и сладак надимак!
Једини познати примери ове планете налазе се у систему Кеплер 51, младој сунчаној звезди која се налази око 2.615 светлосних година у сазвежђу Цигнус. У оквиру овог система су потврђене три егзопланете (Кеплер-51 б, ц, и д) које је први открио Кеплер свемирски телескоп у 2012. години, тек када је потврђена густина ових планета, и то је било прилично изненађење.
Иако ови гасни дивови имају атмосферу која је састављена од водоника и хелијума и отприлике је исте величине као Јупитер, они су такође око сто пута лакши у погледу масе. Како и зашто би се њихове атмосфере балонирале на начин на који остају, остаје мистерија, али остаје чињеница да природа њихових атмосфера чини суперпухане планете главним кандидатом за атмосферске анализе.
То је управо оно што је међународни тим астронома - на челу са Јессицом Либби-Робертс из Центра за астрофизику и свемирску астрономију (ЦАСА) на Универзитету у Колораду, Боулдер - хтео да уради. Коришћење података из Хуббле, Либби-Робертс и њен тим анализирали су спектре добијене из атмосфере Кеплер-51б и д да би видели које су компоненте (укључујући воду).
Док су ове планете пролазиле испред њихове звезде, светлост апсорбована њиховим атмосферама испитивана је у инфрацрвену таласну дужину. На изненађење тима, открили су да спектри обе планете нису имали хемијске потписе. То су приписивали присуству облака кристала соли или фотохемијских маглица у њиховим атмосферама.
Као такав, тим се ослањао на компјутерске симулације и друге алате да би теоретизирао да су планете Кеплер-51 углавном водоник и хелијум по маси, који је прекривен густом маглом састављеном од метана. То је слично ономе што се догађа у атмосфери Титана (највећи Сатурнов месец), где претежно азотна атмосфера садржи облаке метана који затамњују површину.
"Ово је било потпуно неочекивано", рекла је Либби-Робертс. „Планирали смо да посматрамо велике карактеристике апсорпције воде, али њих једноставно није било тамо. Били смо замућени! “ Међутим, ови облаци су тиму пружили драгоцени увид у то како се Кеплер-51 б и д упоређују са другим егзопланетима малог гаса богатим гасом које су запазили астрономи. Као што је Либби-Робертс објаснила у изјави за штампу ЦУ Боулдер:
„Знали смо да су ниске густине. Али када замислите лоптицу од памучног бомбона величине Јупитера - то је заиста ниска густина ... Дефинитивно нас је послао да се спремимо да смислимо шта се овде може дешавати. Очекивали смо да ћемо пронаћи воду, али нисмо могли да опазимо потпис ниједног молекула. "
Тим је такође могао боље да ограничи величину и масу ових планета мерењем њихових временских ефеката. У свим системима долази до мањих промена у орбиталном периоду планете због њиховог гравитационог повлачења, који се може користити за добијање масе планете. Резултати тима су се сложили с претходним проценама за Кеплер-51 б, док су процене за Кеплер-51 д указивале да је он мало мање масиван (ака. Пуффиер) него што се раније мислило.
Тим је такође упоредио спектре два суперпуха са спектрима других планета и добио резултате који су указивали да је стварање облака / измаглице повезано са температуром планете. То поткрепљује хипотезу да је планета хладнија, то ће бити блиставији, што су астрономи размишљали захваљујући недавном открићу егзопланета.
На крају, али не најмање битно, тим је приметио да и Кеплер-51 б и д изгледају као да брзо губе гас. У ствари, тим процењује да бивша планета (која је најближа матичној звезди) сваке секунде у свемир баца десетине милијарди тона материјала. Ако се овај тренд настави, планете ће се значајно смањити у наредних неколико милијарди година и могле би постати мини-Нептуни.
У том погледу, ово би сугерисало да егзопланете ипак нису тако ретке, дајући чини се да су мини-Нептуни веома чести. Такође сугерира да се ниска густина планета супер надувавања приписује старости система. Док је Сунчев систем стар око 4,6 милијарди година, Кеплер-51 је стар око 500 милиона година.
Планетарни модели које је користио тим показују да ће се планете вероватно формирати изван линије Фрост Кеплер-51с - границе преко које ће испарљиви елементи замрзнути - а затим мигрирати према унутра. Уместо да су чудне планете, Кеплер-51 б и д су можда први примери које су астрономи видели у једној од најчешћих врста планета у нашем Универзуму у раним фазама развоја.
Као што је Зацх Берта-Тхомпсон (асистент професора АПС-а и коаутор новог истраживања) објаснио, Кеплер-51 то чини јединственом лабораторијом за тестирање теорија ране еволуције планета:
„Ово је екстремни пример шта је тако цоол у вези егзопланета уопште. Дају нам прилику да проучавамо светове који су веома различити од нашег, али они такође постављају планете у нашем сопственом Сунчевом систему у шири контекст. "
У будућности, примена инструмената нове генерације попут Свемирски телескоп Јамес Вебб (ЈВСТ) ће помоћи астрономима да испитају атмосферу планета Кеплер-51 и других суперпуха. Захваљујући осетљивости ЈВСТ-а на дуже инфрацрвене таласне дужине, можда ћемо моћи да погледамо кроз њихове густе облаке и да утврдимо од чега се заправо састоје планете „бомбон-бомбони“.
То је такође још једно перо у капу штићеника Хуббле, која је у континуитету рада већ тридесет година (од маја 1990.) и наставља да осветљава космичке мистерије! Једино се уклапа у то да се још увек налазе налази који ће врло брзо бити предмет накнадних истрага од стране Јамес Вебб, његов духовни наследник.
Студија која даје детаље о истраживањима тима која су се недавно појавила на мрежи и која ће се појавити у Тхе Астропхисицал Јоурнал.
