Η εικόνα ενός καλλιτέχνη ενός εξωπλανήτη με μια διογκωμένη ατμόσφαιρα.
(Εικόνα: © NASA)
Αποδεικνύεται ότι οι εξωπλανήτες μπορούν να είναι τόσο γλυκοί όσο ένα ταξίδι στην κρατική έκθεση: Δύο κόσμοι που ανακαλύφθηκαν από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Kepler της NASA έχουν περίπου την ίδια πυκνότητα με ένα πακέτο από βαμβάκι. Οι δύο πλανήτες, που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από ένα νεαρό αστέρι ηλικίας περίπου 500 εκατομμυρίων ετών, είναι νεογέννητοι κόσμοι όσο και οι γίγαντες αερίου, αν και ζυγίζουν λιγότερο από 10 φορές τη μάζα της Γης.
Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA, οι ερευνητές πραγματοποίησαν παρατηρήσεις παρακολούθησης των δύο «νόστιμων» κόσμων, γνωστών ως Kepler-51b και Kepler-51d. Διαπίστωσαν ότι η φουσκωμένη ατμόσφαιρα των κόσμων πιθανότατα περιείχε μια ομίχλη που εκτείνεται ψηλά πάνω από την επιφάνειά τους. Οι διευρυμένες ατμόσφαιρες του κόσμου τις έβαλαν σε μια σπάνια κατηγορία εξωπλανητών, τις υπερ-ριπές.
"Αυτοί είναι οι εξωπλανήτες χαμηλής πυκνότητας μέχρι σήμερα", δήλωσε η Τζέσικα Ρόμπερτς τον περασμένο μήνα. Παρουσίασε τα προκαταρκτικά αποτελέσματα κατά τη διάρκεια της 232ης εξαμηνιαίας συνάντησης της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Ντένβερ. Ένας απόφοιτος φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο, Μπόλντερ, ο Ρόμπερτς βοήθησε σε μια σύγκριση που μοιάζει με τη Γη για τους πλανήτες. Βρήκε ένα ασυνήθιστο ανάλογο για τις υπερ-ρουφηξίες - μια γλυκιά απόλαυση. [Οι πιο ενδιαφέρουσες ανακαλύψεις εξωγήινων πλανητών του 2017]
«Θέλω να φανταστείτε γιγάντιους πλανήτες από βαμβάκι καραμέλα», είπε.
"Πραγματικά χνουδωτοί τιτάνες"
Το 2011, ο Κέπλερ εντόπισε έναν κόσμο χαμηλής πυκνότητας σε τροχιά γύρω από το νεαρό αστέρι Κέπλερ 51. Αργότερα μελέτες επιβεβαίωσαν ότι ο πλανήτης είχε δύο αδέλφια. Και οι τρεις πλανήτες έχουν μια διογκωμένη ατμόσφαιρα, και οι αρχικές παρατηρήσεις πρότειναν τη χαμηλή τους πυκνότητα.
Οι υπερ-ρουφηξίες τράβηξαν την προσοχή του διδακτορικού συμβούλου του Roberts στο Boulder, Zachory Berta-Thompson, ο οποίος υποψιάστηκε ότι οι φουσκωμένες ατμόσφαιρες θα ήταν πιο εύκολο να μελετηθούν από τις πιο καθιερωμένες ατμόσφαιρες σε άλλους κόσμους. Μαζί με αρκετούς συναδέλφους, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το Hubble για να διερευνήσουν τη χημεία των ατμοσφαιρών των 51b και 51d καθώς το ζευγάρι πέρασε δύο φορές μεταξύ του αστεριού και της Γης. Ο τρίτος κόσμος, 51c, έκοψε μόνο την άκρη του ήλιου του συστήματος, διατηρώντας την ατμόσφαιρα κρυφή, και έτσι δεν ήταν μέρος της νέας μελέτης.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι και οι δύο πλανήτες παρήγαγαν ένα σήμα που υποδηλώνει ότι μικροσκοπικά σωματίδια που ονομάζονται αερολύματα κυριαρχούσαν στην ατμόσφαιρα. Αυτά τα αερολύματα θα μπορούσαν να δημιουργηθούν από τεράστιες νεφελώδεις τράπεζες ή θα μπορούσαν να είναι το σημάδι μιας ομίχλης που περιβάλλει τον πλανήτη.
"Η καλύτερη εικασία μας είναι ότι δεν έχουμε να κάνουμε με κάποιο είδος συμπύκνωσης σύννεφων", δήλωσε ο Ρόμπερτς. "Αυτό που πιθανότατα αντιμετωπίζουμε είναι κάποιο είδος φωτοχημικής θολότητας που απλά δεν ξέρουμε από τι είναι φτιαγμένο."
Στο ηλιακό σύστημα, το μεγαλύτερο φεγγάρι του Κρόνου, ο Τιτάνας, είναι το μόνο που κυριαρχείται από ένα στρώμα θολότητας από υδρογονάνθρακες, πιθανότατα μεθάνιο και αιθάνιο. Το τεράστιο φεγγάρι μπορεί να δώσει μια εικόνα για τις υπερ-ρουφηξίες, οι οποίες θα μπορούσαν να φέρουν μια εκτεταμένη εκδοχή της ομίχλης.
"Ίσως κοιτάζουμε μερικούς πραγματικά χνουδωτούς Τιτάνες", είπε ο Ρόμπερτς. [Το Twilight Haze λάμπει πάνω από τον Μεγάλο Σελήνη του Κρόνου στον Τιτάνα στην πανέμορφη φωτογραφία του Cassini]
Πλανήτες βαμβακιού-καραμελών
Ο υπολογισμός της πυκνότητας ενός πλανήτη απαιτεί επιστροφή στη φυσική του γυμνασίου. Η πυκνότητα ενός αντικειμένου είναι η μάζα του διαιρεμένη με τον όγκο του. ο όγκος καθορίζεται από την ακτίνα του. Οι ακριβείς μετρήσεις του Hubble βοήθησαν τους ερευνητές να περιορίσουν καλύτερα τη μάζα των εξωπλανητών. Για να βρουν την ακτίνα τους - και έτσι τον όγκο τους - οι επιστήμονες συγκρίνουν το μέγεθος του πλανήτη με το αστέρι του. Επανεξετάζοντας αυτό που ήταν γνωστό για το αστέρι, η Ρόμπερτς και οι συνεργάτες της μπόρεσαν να προσδιορίσουν μια πιο ακριβή ακτίνα.
Το Kepler-51b έχει μάζα περίπου διπλάσια από αυτήν της Γης και ακτίνα περίπου επτά φορές μεγαλύτερη και περιστρέφεται γύρω από το αστέρι κάθε 45 ημέρες. Με την τροχιά 130 ημερών, το Kepler-51d είναι λίγο μεγαλύτερο, περίπου 7,5 φορές μεγαλύτερη από τη Γη με ακτίνα σχεδόν δέκα φορές μεγαλύτερη από αυτήν του πλανήτη μας. Ο τρίτος αδελφός, ο Kepler-51c, διαρκεί 85 ημέρες για να ταξιδέψει γύρω από το αστέρι και έχει περίπου τέσσερις φορές την ακτίνα της Γης.
Συνδυάζοντας την ενημερωμένη μάζα με την αναθεωρημένη ακτίνα, οι ερευνητές μπορούσαν να υπολογίσουν ότι οι πυκνότητες των πλανητών κυμαίνονταν από 0,03 γραμμάρια έως 0,06 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό. Αυτό είναι ένα δέκατο τόσο πυκνό όσο ο Κρόνος, ο λιγότερο πυκνός πλανήτης του ηλιακού συστήματος, και αυτός που θα μπορούσε να επιπλέει στο νερό αν μπορούσατε να βρείτε μια μπανιέρα αρκετά μεγάλη.
Το να καταλάβεις τι θα σήμαινε σε πραγματικούς όρους θα χρειαζόταν λίγο περισσότερη δουλειά, αλλά ο Ρόμπερτς ήταν αποφασισμένος.
Η πρώτη της σκέψη ήταν για marshmallows. Έλιωσε μια παρτίδα στο φούρνο μικροκυμάτων, αλλά βρήκε ότι οι λευκές λιχουδιές ήταν ακόμα πολύ πυκνές.
"Αυτό ήταν απλώς ένα φρικτό χάος", είπε στο Space.com.
Για τις εκπτώσεις της από βαμβάκι-καραμέλα, κατευθύνθηκε σε ένα μανάβικο και αγόρασε δοχεία από βαμβάκι. Το πρόσφατα περιστρεφόμενο υλικό δεν ήταν αρκετά πυκνό, αλλά ήλπιζε ότι τα προσυσκευασμένα δοχεία θα μπορούσαν να λειτουργήσουν. Μετρήθηκε ο όγκος του δοχείου και ζύγιζε το υλικό για να υπολογίσει την πυκνότητά του, το οποίο ήταν πολύ κοντά στις υπερ-ρουφηξίες.
«Αγόρασα τόσα πολλά από αυτά τα μπανιέρες, το [ταμείο] ήταν, πρέπει να είσαι ανεμιστήρας βαμβακιού», είπε ο Ρόμπερτς.
"Ήμουν σαν, είναι για την επιστήμη."
Νέοι πλανήτες
Γιατί αυτοί οι κόσμοι είναι τόσο πυκνοί; Ο Ρόμπερτς πιστεύει ότι η νεολαία τους μπορεί να διαδραματίσει βασικό ρόλο. Οι πλανήτες σχηματίζονται καθώς η σκόνη και οι βράχοι συγκρούονται για να χτίσουν έναν κόσμο. Όταν ο βραχώδης πυρήνας είναι αρκετά ογκώδης, η βαρύτητά του τραβάει ελαφρύτερο αέριο για να δημιουργήσει μια ατμόσφαιρα.
Σύμφωνα με τα μοντέλα, οι τρεις υπερ-ριπές σχηματίστηκαν έξω από τη γραμμή χιονιού του συστήματός τους, το αόρατο όριο γύρω από τα κεντρικά αστέρια όπου το αέριο είναι αρκετά κρύο για να συμπυκνωθεί σε πάγο. Οι πλανήτες μετά μετανάστευσαν προς τα μέσα, φτάνοντας στις τρέχουσες τροχιές τους. Καθώς πλησίαζαν στο ζεστό αστέρι, ο πάγος τους έλιωσε και δημιούργησε μια αέρια ατμόσφαιρα που αρχίζει να διογκώνεται.
Ενώ οι πλανήτες ξεκινούν ζεστά από τις συγκρούσεις που τους σχηματίζουν, κρυώνουν με την πάροδο του χρόνου, προκαλώντας συστολή του υλικού. Ταυτόχρονα, αστρικοί άνεμοι αφαιρούν μέρος της ατμόσφαιρας τους. Σύμφωνα με τον Ρόμπερτς, τα μοντέλα υποδηλώνουν ότι τα επόμενα 5 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν είναι λίγο μεγαλύτερη από τη Γη σήμερα, το 51b θα μοιάζει περισσότερο με έναν τυπικό πλανήτη Ποσειδώνα. Επειδή είναι πιο μακριά από το αστέρι, είπε ότι "το 51d πιθανότατα θα είναι λίγο περίεργο, επειδή δεν έχει αφαιρέσει τόσο πολύ την ατμόσφαιρα."
"Σε λίγα δισεκατομμύρια χρόνια, θα δούμε αυτούς τους πλανήτες μικρότερους από ότι είναι τώρα", δήλωσε ο Ρόμπερτς.
Εάν μπορούσατε να σταθείτε σε ένα από τα υπερ-ρουφηξιά (υποθέτοντας ότι έχει μια βραχώδη επιφάνεια), η πίεση της ατμόσφαιρας πιθανότατα θα ήταν πολύ συντριπτική, είπε ο Ρόμπερτς. Θα ήταν καλύτερα να επιπλέεις ψηλά στην ατμόσφαιρα όπου η πίεση θα ήταν χαμηλότερη, πρόσθεσε.
Νωρίς στη διάρκεια της ζωής της, η Γη πιθανότατα καυχιέται για τη δική της φουσκωμένη ατμόσφαιρα, είπε, αν και την έχασε πιθανώς πολύ γρήγορα.
Οι επιστήμονες σκοπεύουν να υποβάλουν την έρευνά τους για δημοσίευση αργότερα αυτό το καλοκαίρι.
Τώρα χρειαζόμαστε μόνο τους γλυκούς κόσμους για να παίξουμε βαμβακερά-καραμέλα χρώματα, όπως μπλε, ροζ, μοβ ή πράσινο!
