Super Fluffy “Cotton Candy” Exoplaneetan löytö järkyttää tutkijoita – “Emme voi selittää kuinka tämä planeetta syntyi” | Cilostazol

SciTechDaily

Tähtitieteilijät ovat löytäneet valtavan, matalatiheyksisen planeetan nimeltä WASP-193b, joka on 50 % suurempi kuin Jupiter, mutta jonka tiheys on puuvillaa muistuttava. Tämä löytö haastaa olemassa olevat teoriat planeettojen muodostumisesta. (Taiteilijan konsepti.) Luotto: SciTechDaily.com

Tähtitieteilijät ovat löytäneet valtavan, matalatiheyksisen planeetan nimeltä WASP-193b, joka on 50 % suurempi kuin Jupiter mutta sen tiheys on karkkia muistuttava. Tämä löytö haastaa nykyiset planeettojen muodostumisen teoriat, sillä tutkijat eivät pysty selittämään, kuinka tällainen planeetta voisi muodostua.

Tähtitieteilijät ovat löytäneet valtavan pörröisen planeetan pallon, joka kiertää kaukaista tähteä. Linnunrata galaksi. Löydöstä kerrottiin lehdessä 14. toukokuuta Luonnollinen tähtitiede tutkijoiden toimesta MINUNLiègen yliopisto Belgiassa ja muualla on lupaava avain mysteeriin tällaisten jättimäisten superkevyiden planeettojen muodostumisesta.

Uusi planeetta, nimeltään WASP-193b, näyttää kääpiöivän Jupiterin kooltaan, mutta on kuitenkin murto-osa sen tiheydestä. Tutkijat havaitsivat, että kaasujättiläinen on 50 prosenttia suurempi kuin Jupiter ja noin kymmenesosan tiheämpi – erittäin alhainen tiheys, joka on verrattavissa hattara.

WASP-193b on toiseksi kevyin tähän mennessä löydetty planeetta pienemmän, Neptunus-kuin maailma, Kepler 51d. Uuden planeetan paljon suurempi koko yhdistettynä sen superkevyen tiheyteen tekee WASP-193b:stä omituisen yli 5 400 tähän mennessä löydetyn planeetan joukossa.

“Näiden jättimäisten esineiden löytäminen niin pienellä tiheydellä on todella, todella harvinaista”, sanoo tutkimuksen johtava kirjoittaja ja MIT:n postdoc Khalid Barkaoui. “On olemassa planeettojen luokka, jota kutsutaan kohonneiksi Jupitereiksi, ja se on ollut mysteeri 15 vuoden ajan, mitä ne ovat. Ja tämä on ääritapaus tuosta luokasta.”

“Emme tiedä mihin sijoittaa tätä planeettaa kaikissa muodostumisteorioissa, joita meillä on tällä hetkellä, koska se on poikkeava niistä kaikista”, lisää toinen kirjoittaja Francisco Pozuelos, vanhempi tutkija Andalusian astrofysiikan instituutista. Espanja. “Emme voi selittää, kuinka tämä planeetta muodostui klassisten evoluutiomallien perusteella. Kun tarkastellaan tarkemmin sen ilmakehää, voimme saada tälle planeetalle evoluutiopolun.”

Tutkimuksen MIT-yhteistyötekijöitä ovat Julien de Wit, apulaisprofessori MIT:n maa-, ilmakehä- ja planeettatieteiden laitokselta, ja MIT:n postdoc Artem Burdanov sekä yhteistyökumppaneita useista instituutioista ympäri Eurooppaa.

WASP-193b järjestelmä

Taiteilijan mielikuva WASP-193b-järjestelmästä. Luotto: Liègen yliopisto

“Mielenkiintoinen käänne”

Uuden planeetan löysi alun perin Wide Angle Search for Planets tai WASP – kansainvälinen yhteistyö akateemisten instituutioiden kanssa, jotka yhdessä ylläpitävät kahta robottiobservatoriota, joista toinen sijaitsee pohjoisella pallonpuoliskolla ja toinen eteläisellä pallonpuoliskolla. Jokainen observatorio käyttää joukkoa laajakulmakameroita mittaamaan tuhansien yksittäisten tähtien kirkkautta taivaalla.

WASP-South Observatory havaitsi vuosina 2006–2008 ja jälleen vuosina 2011–2012 tehdyissä tutkimuksissa WASP-193:n – kirkkaasta, lähellä olevasta, auringon kaltaisesta tähdestä, joka sijaitsee 1 232 valovuoden päässä Maasta. . Tähtitieteilijät määrittelivät, että tähden ajoittainen kirkkauden pudotukset olivat yhdenmukaisia ​​planeetan kanssa, joka kiertää tähteä ja estää sen valon 6,25 päivän välein. Tutkijat mittasivat valon kokonaismäärän, jonka planeetta esti jokaisella kulkukerralla ja antoi heille arvion planeetan jättimäisen super-Jupiterin koosta.

Tähtitieteilijät yrittivät sitten määrittää planeetan massan – mitta, joka paljastaisi sen tiheyden ja mahdollisesti vihjeitä myös sen koostumuksesta. Massaarvion saamiseksi tähtitieteilijät käyttävät tyypillisesti radiaalinopeutta, tekniikkaa, jossa tutkijat analysoivat tähden spektriä tai erilaisia ​​valon aallonpituuksia planeetan kiertäessä tähteä. Tähden spektri voi muuttua tietyillä tavoilla riippuen siitä, mikä vetää tähteä, kuten kiertävä planeetta. Mitä massiivisempi planeetta on ja mitä lähempänä tähteään se on, sitä enemmän sen spektri voi muuttua – vääristymä, joka voi antaa tutkijoille käsityksen planeetan massasta.

WASP-193 b:lle tähtitieteilijät saivat tähdestä lisää korkearesoluutioisia spektrejä, jotka otettiin useilla maanpäällisillä teleskoopeilla ja yrittivät käyttää radiaalista nopeutta laskeakseen planeetan massan. Mutta ne tulivat jatkuvasti tyhjiksi – juuri siksi, kuten kävi ilmi, planeetta oli aivan liian kevyt, jotta sen tähti vastustaisi havaittavaa.

“Yleensä suuret planeetat on melko helppo havaita, koska ne ovat yleensä massiivisia ja johtavat suureen vastustukseen niiden tähden”, de Wit selittää. “Mutta mikä tässä planeetassa oli vaikeaa, oli se, että vaikka se on suuri – valtava – sen massa ja tiheys ovat niin pieniä, että sitä oli itse asiassa erittäin vaikea havaita pelkällä säteittäisnopeustekniikalla. Se oli mielenkiintoinen käänne.”

“(WASP-193b) on niin erittäin kevyt, että kesti neljä vuotta kerätä tietoja ja osoittaa, että on olemassa massasignaali, mutta se on todella, todella pieni”, Barkaoui sanoo.

“Saimme aluksi erittäin alhaiset tiheydet, joita oli aluksi erittäin vaikea uskoa”, lisää Pozuelos. “Toistimme kaiken data-analyysin prosessin useita kertoja varmistaaksemme, että tämä oli planeetan todellinen tiheys, koska tämä oli erittäin harvinaista.”

Paisunut maailma

Lopulta ryhmä vahvisti, että planeetta oli todellakin erittäin kevyt. Sen massa oli heidän laskelmiensa mukaan noin 0,14 Jupiterin massaa. Ja sen massasta johdettu tiheys oli noin 0,059 grammaa kuutiosenttimetriä kohden. Jupiter sen sijaan on noin 1,33 grammaa per kuutiosenttimetri; ja maapallo on merkittävämpi 5,51 grammaa kuutiosenttimetriä kohden. Ehkäpä materiaali tiheydeltään lähinnä uutta, kohotettua planeettaa on karamelli, jonka tiheys on noin 0,05 grammaa kuutiosenttimetriä kohden.

“Planeetta on niin kevyt, että on vaikea ajatella analogista kiinteän olomuodon materiaalia”, Barkaoui sanoo. “Syy siihen, miksi se on lähellä hattaraa, johtuu siitä, että molemmat on tehty enimmäkseen kevyistä kaasuista kiinteiden aineiden sijaan. Planeetta on pohjimmiltaan erittäin pörröinen.”

Tutkijat epäilevät, että uusi planeetta on valmistettu pääasiassa vedystä ja heliumista, kuten useimmat muut galaksin kaasujättiläiset. WASP-193b:ssä nämä kaasut muodostavat todennäköisesti valtavasti paisuneen ilmakehän, joka ulottuu kymmeniä tuhansia kilometrejä pidemmälle kuin Jupiterin oma ilmakehä. Se, kuinka planeetta voi ilmaantua niin pitkälle, että se säilyttää superkevyen tiheyden, on kysymys, johon mikään olemassa oleva planeettojen muodostumisteoria ei voi vielä vastata.

Saadakseen paremman kuvan uudesta ilmavasta maailmasta, tiimi aikoo käyttää de Witin aiemmin kehittämää tekniikkaa päätelläkseen ensin planeetan ilmakehän tietyt ominaisuudet, kuten sen lämpötila, koostumus ja paine eri syvyyksissä. Näitä ominaisuuksia voidaan sitten käyttää laskemaan tarkasti planeetan massa. Tällä hetkellä ryhmä näkee WASP-193b:n ihanteellisena ehdokkaana seurantatutkimuksiin observatorioissa, kuten esim. James Webbin avaruusteleskooppi.

“Mitä suurempi planeetan ilmakehä, sitä enemmän valoa pääsee läpi”, de Wit sanoo. “Niin selvästi tämä planeetta on yksi parhaista kohteista, joita meillä on ilmakehän vaikutusten tutkimiseen. Se on Rosetta-kivi, jolla yritetään ratkaista nousseiden Jupiterien mysteeri.”

Viite: Khalid Barkaoui, Francisco J. Pozuelos, Coel Hellier, Barry Smalley, Louise D. Nielsen, Prajwal Niraula, Michaël Gillon, Julien de Wit “An Extended Low-Density Atmosphere Around the Jupiter-Major Planet WASP-193 b” Simon Müller, Caroline Dorn, Ravit Helled, Emmanuel Jehin, Brice-Olivier Demory, Valerie Van Grootel, Abderahmane Soubkiou, Mourad Ghachoui, David. R. Anderson, Zouhair Benkhaldoun, Francois Bouchy, Artem Burdanov, Laetitia Delrez, Elsa Ducrot, Lionel Garcia, Abdelhadi Jabiri, Monika Lendl, Pierre FL Maxted, Catriona A. Murray, Peter Pihlmann Pedersen, Didier Queloz, Daniel, Sebastian Oliver Turner Stephane Udry, Mathilde Timmermans, Amaury HMJ Triaud ja Richard G. West, 14. toukokuuta 2024, Luonnollinen tähtitiede.
DOI: 10.1038/s41550-024-02259-y

Tämän tutkimuksen osarahoittivat Consortium Universities ja Yhdistyneen kuningaskunnan tiede- ja teknologialaitosneuvosto WASP:lle; Euroopan tutkimusneuvosto; Vallonia-Brysselin liitto; ja Heising-Simons Foundation, Colin ja Leslie Masson ja Peter A. Gilman, jotka tukevat Artemiksen ja muita SPECULOOS-teleskooppeja.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *