Az ekstrasoláris bolygók vizsgálata valóban felrobbant az utóbbi években. Jelenleg a csillagászok meg tudták erősíteni 4104 bolygó létezését a Naprendszerünkön túl, egy másik 4900 pedig megerősítést vár. E sok bolygó tanulmányozása felfedte a lehetséges bolygók körét az univerzumunkban, és megtanította nekünk, hogy sokan közülük nincsenek analógok Naprendszerünkben.
Például, a Hubble űrtávcső, a csillagászok többet megtudtak az exoplanet új osztályáról, az úgynevezett „szuper puff” bolygókról. Az ebbe az osztályba tartozó bolygók alapvetően fiatal gáz óriások, amelyek mérete hasonló a Jupiterhez, de tömege csak néhányszor nagyobb, mint a Földé. Ennek eredményeként a légkörük sűrűsége van a vattacukorban, ebből következően a kellemes becenevet!
A bolygó egyetlen ismert példája a Kepler 51 rendszerben található, egy fiatal Napszerű csillag, amely kb. 2615 fényévnyire található a Cygnus csillagképben. Ezen a rendszeren belül három exoplaneta megerősítést nyert (Kepler-51 b, c és d), amelyeket először a Kepler űrtávcső 2012-ben. Ezeknek a bolygóknak a sűrűségét csak 2014-ben erősítették meg, és egészen meglepő volt.
Noha ezeknek a gáz óriásoknak a légköre hidrogénből és héliumból áll, és nagyjából megegyezik a Jupiter méretével, tömegük szempontjából is százszor könnyebbek. Mégis rejtély marad, hogy a légkörük hogyan és miért léggömböződik úgy, ahogy teszik, de a légkörük természete miatt a szuper puffasztott bolygók a légköri elemzés fő jelöltjei.
Pontosan ezt akarták csinálni egy nemzetközi csillagászok csapata - Jessica Libby-Roberts vezetésével, a Boulder-i Colorado Egyetem Asztrofizikai és Űrhajózási Központjától (CASA). Adatok felhasználása a Hubble, Libby-Roberts és csapata elemezte a Kepler-51 b és d légköréből nyert spektrumokat, hogy megvizsgálja, milyen komponensek voltak (beleértve a vizet is).
Mivel ezek a bolygók elhaladtak csillaguk előtt, a légkörük által elnyelt fényt az infravörös hullámhosszon vizsgálták. A csapat meglepetésére úgy találták, hogy mindkét bolygó spektrumában nem volt jelzőtábla. Ezt tulajdonítják a sókristályok felhőinek vagy fotokémiai ködnek a jelenlétében a légkörben.
Mint ilyen, a csapat számítógépes szimulációkra és más eszközökre támaszkodott annak elméletére, hogy a Kepler-51 bolygók többségében hidrogén és hélium, amelyet egy vastag, metánból álló homály borít. Ez hasonló ahhoz, ami a titán légkörben (a Szaturnusz legnagyobb holdján) folyik, ahol a túlnyomórészt nitrogén-légkörben metángázfelhők vannak, amelyek eltakarják a felületet.
"Ez teljesen váratlan volt - mondta Libby-Roberts. „Azt terveztük, hogy megfigyeljük a nagy vízabszorpciós tulajdonságokat, ám ezek csak nem voltak ott. Homályos voltunk! Ezek a felhők azonban értékes betekintést nyújtottak a csapat számára arról, hogy a Kepler-51 b és d összehasonlítható-e más csillagászok által megfigyelt kis tömegű, gázban gazdag exoplanetekkel. Amint Libby-Roberts egy CU Boulder sajtóközleményében kifejtette:
„Tudtuk, hogy alacsony sűrűségűek. De amikor egy Jupiter méretű gyapjú labdát fényképez - ez valóban alacsony sűrűségű… Ez határozottan riadt bennünket, hogy jöjjönünk fel, mi folyhat itt. Arra számítottunk, hogy találunk vizet, de nem tudtuk megfigyelni egyetlen molekula aláírását sem. ”
A csapat emellett jobban korlátozta ezen bolygók méretét és tömegét az időzítési hatásaik mérésével. Minden rendszerben enyhe változások történnek egy bolygó körüli szakaszában a gravitációs vonzódásuk miatt, amely felhasználható a bolygó tömegének meghatározására. A csapat eredményei megegyeztek a Kepler-51 b korábbi becsléseivel, míg a Kepler-51 d becslései azt mutatták, hogy kissé kevésbé masszív (más néven puffább), mint azt korábban gondolták.
A csapat összehasonlította a két szuper-puffer spektrumát a többi bolygó spektrumával, és olyan eredményeket kaptunk, amelyek azt mutatták, hogy a felhő / köd képződése kapcsolódik a bolygó hőmérsékletéhez. Ez alátámasztja azt a hipotézist, miszerint minél hűvösebb a bolygó, annál felhősebb lesz, amit valami a csillagászok gondolkodtak az exoplanet felfedezéseinek közelmúltbeli áradásainak köszönhetően.
Végül, de nem utolsósorban, a csapat megfigyelte, hogy úgy tűnik, hogy a Kepler-51 b és d gyorsan is veszít gázt. Valójában a csapat becslése szerint az egykori bolygó (amely a legközelebb van a szülői csillaghoz) másodpercenként több tízmilliárd tonna anyagot bocsát ki az űrbe. Ha ez a tendencia folytatódik, a bolygók jelentősen csökkennek a következő néhány milliárd év alatt, és mini-Neptunussá válhatnak.
E tekintetben ez azt sugallja, hogy az exoplanetek nem is olyan ritkák, mivel ez a mini-Neptunes nagyon gyakorinak tűnik. Azt is sugallja, hogy a szuper-puffas bolygók alacsony sűrűségét a rendszer korszakának tulajdonítják. Míg a Naprendszer körülbelül 4,6 milliárd éves, a Kepler-51 mindössze 500 millió éve működik.
A csapat által használt bolygómodellek jelzik, hogy a bolygók, amelyek valószínűleg a Kepler-51s Fagyvonala fölött képződtek - az a határ, amelyen túl az illékony elemek megfagynak -, majd befelé vándorolnak. Ahelyett, hogy páratlan gömb bolygók lennének, a Kepler-51 b és d lehet az első példa, amelyet a csillagászok láttak az univerzumunkban a leggyakoribb bolygótípusokról a fejlődés korai szakaszában.
Amint Zach Berta-Thompson (az APS asszisztens professzora asszisztens és az új kutatás társszerzője) kifejtette, ez a Kepler-51-et „egyedülálló laboratóriummá” teszi a bolygó korai evolúciójának elméleteinek tesztelésére:
"Ez egy szélsőséges példa arra, ami általában annyira remek az exoplaneteknél. Lehetőséget adnak nekünk olyan világok tanulmányozására, amelyek nagyon különbözőek, mint a miénk, de a saját Naprendszerünk bolygóit is nagyobb kontextusba helyezik. ”
A jövőben a következő generációs eszközök, például a James Webb Űrtávcső (JWST) segít a csillagászoknak megvizsgálni a Kepler-51 bolygók légkörét és más szuper puffákat. A JWST hosszabb infravörös hullámhosszokkal szembeni érzékenységének köszönhetően még átnézhetjük sűrű felhőinket és meg tudjuk határozni, hogy ezek a „pamut cukorka” bolygók valójában alkotják.
Ez egy újabb toll a tisztelt tiszta sapkában Hubble, amely már körülbelül harminc éve folyamatosan működik (1990 májusa óta) és továbbra is világít a kozmikus misztériumokon! Igaz, hogy még mindig megállapításokat tesz, amelyekről hamarosan nyomon követik a Bizottság által végzett nyomozást James Webb, lelki utódja.
A csoport kutatásait részletező tanulmány nemrégiben megjelent az interneten, és a Az asztrofizikai folyóirat.
