Umelecký obraz exoplanety s vypuklou atmosférou.
(Obrázok: © NASA)
Ukázalo sa, že exoplanety môžu byť také sladké ako výlet na štátny trh: Dva svety objavené Keplerovým vesmírnym teleskopom agentúry NASA majú približne rovnakú hustotu ako balenie cukrovej vaty. Tieto dve planéty, ktoré obiehajú okolo mladej hviezdy starej iba 500 miliónov rokov, sú novorodenecké svety takmer také široké ako plynové giganty, hoci vážia na menej ako 10-násobku hmotnosti Zeme.
Vedci pomocou Hubbleovho vesmírneho teleskopu agentúry NASA uskutočnili následné pozorovania dvoch „chutných“ svetov, známych ako Kepler-51b a Kepler-51d. Zistili, že nafúknuté atmosféry svetov s najväčšou pravdepodobnosťou obsahovali hmlu tiahnucu sa vysoko nad ich povrchom. Rozšírená atmosféra sveta ich zaradila do vzácnej triedy exoplanet, do nadúvok.
„Toto sú doteraz exoplanety s najnižšou hustotou,“ uviedla minulý mesiac Jessica Roberts. Predbežné výsledky predstavila na 232. polročnom stretnutí Americkej astronomickej spoločnosti v Denveri. Roberts, postgraduálny študent z University of Colorado, Boulder, pomohol objasniť planéty podobné Zemi. Našla neobvyklú analógiu pre super-nadýchanie - sladké jedlo. [Najzaujímavejšie objavy mimozemskej planéty 2017]
„Chcem, aby si si predstavil obrie planéty vyrobené z cukroviniek,“ povedala.
„Naozaj našuchorení titáni“
V roku 2011 Kepler spozoroval svet s nízkou hustotou obiehajúci okolo mladej hviezdy Kepler 51; neskoršie štúdie potvrdili, že planéta mala dvoch súrodencov. Všetky tri planéty majú vypuklú atmosféru a počiatočné pozorovania naznačujú ich nízku hustotu.
Superfajčiari upútali pozornosť Robertsovho doktorského poradcu v Boulderi, Zachoryho Bertu-Thompsona, ktorý mal podozrenie, že nafúknuté atmosféry sa budú ľahšie študovať ako vyrovnanejšie atmosféry z iných svetov. Vedci spolu s niekoľkými kolegami použili Hubble na testovanie chémie atmosféry 51b a 51d, keď dvojica prešla dvakrát medzi hviezdou a Zemou. Tretí svet, 51c, len ostrihal okraj slnka systému a zachoval jeho atmosféru skrytú, a preto nebol súčasťou novej štúdie.
Vedci zistili, že obe planéty produkovali signál naznačujúci, že v atmosfére dominujú malé častice nazývané aerosóly. Tieto aerosóly by mohli byť tvorené obrovskými mrakmi alebo by mohli byť znakom oparu obklopujúceho planétu.
„Náš najlepší odhad je, že sa nezaoberáme kondenzáciou typu cloud,“ povedal Roberts. „Pravdepodobne sa zaoberáme nejakým typom fotochemického oparu, ktorý jednoducho nevieme, z čoho je vyrobený.“
V slnečnej sústave je najväčším mesiacom Saturnu, Titanom, jediný, ktorému dominuje vrstva zákalu vyrobená z uhľovodíkov, s najväčšou pravdepodobnosťou metánu a etánu. Masívny mesiac môže poskytnúť pohľad na super-obláčiky, ktoré by mohli niesť rozšírenú verziu zákalu.
„Mohli by sme sa pozerať na skutočne nadýchaných Titanov,“ povedal Roberts. [Twilight Haze svieti nad Saturnovým Big Moon Titanom v nádhernej fotografii Cassini]
Planéty z cukrovej vaty
Výpočet hustoty planéty vyžaduje návrat k fyzike na strednej škole. Hustota objektu je jeho hmotnosť vydelená jeho objemom; objem je určený polomerom. Hubbleove presné merania pomohli vedcom lepšie obmedziť množstvo exoplanet. Vedci zistia, aký je ich polomer - a teda aj ich objem - veľkosť planéty s jej hviezdou. Po prehodnotení toho, čo bolo známe o hviezde, Roberts a jej kolegovia dokázali určiť presnejší polomer.
Kepler-51b má hmotnosť asi dvakrát väčšiu ako Zem a polomer asi sedemkrát väčší a každých 45 dní obieha svoju hviezdu. So svojou 130-dennou obežnou dráhou je Kepler-51d o niečo väčšia, asi 7,5-krát väčšia ako Zem, s polomerom takmer desaťnásobkom svojej planéty. Tretí súrodenec, Kepler-51c, trvá 85 dní, kým cestuje okolo hviezdy a má štvornásobný polomer Zeme.
Kombináciou aktualizovanej hmoty s revidovaným polomerom vedci mohli vypočítať, že hustoty planét sa pohybovali od 0,03 gramu do 0,06 gramu na centimeter kubický. To je desatina tak hustá ako Saturn, najmenšia hustá planéta slnečnej sústavy, a planéta, ktorá by vznášala vo vode, keby ste našli dosť veľkú vaňu.
Zistenie toho, čo by to znamenalo v reálnom svete, by si vyžadovalo trochu viac práce, ale Roberts bol odhodlaný.
Jej prvou myšlienkou bola marshmallows. Roztavila dávku v mikrovlnnej rúre, ale zistila, že biele dobroty sú stále príliš husté.
„Bol to hrozný neporiadok,“ povedala Space.com.
Na odpočítanie cukrovej vaty zamierila do obchodu s potravinami a kúpila nádoby s cukrovou vatou. Čerstvo odstredený materiál nebol dostatočne hustý, ale dúfala, že balené vane môžu fungovať. Zmerala objem nádoby a odvážila materiál, aby sa vypočítala jeho hustota, ktorá bola pre super-nadýchanie veľmi blízka.
"Kúpil som toľko z týchto vaní, pokladník bol ako, musíte byť fanúšikom cukrovej vaty," povedal Roberts.
"Bol som rád, je to pre vedu."
Mladé planéty
Prečo sú tieto svety tak husté? Roberts si myslí, že ich mládež môže hrať kľúčovú úlohu. Planéty sa tvoria ako prach a horniny sa zrážajú, aby vytvorili svet. Keď je skalné jadro dostatočne masívne, jeho gravitácia vtiahne ľahší plyn, aby vytvorila atmosféru.
Podľa modelov sa tri nadúvania tvorili mimo snehovej línie ich systému, neviditeľnú hranicu okolo centrálnych hviezd, kde je plyn dosť studený, aby kondenzoval do ľadu. Planéty potom migrovali dovnútra a dosiahli svoje súčasné obežné dráhy. Keď sa priblížili k teplej hviezde, ich ľad sa roztopil a vytvoril plynnú atmosféru, ktorá sa začala vydutie.
Kým planéty začínajú teplom z kolízií, ktoré ich vytvorili, časom sa ochladzujú a spôsobujú kontrakcie materiálu. Hviezdne vetry zároveň odstraňujú časť atmosféry. Podľa Robertsa modely naznačujú, že v nasledujúcich 5 miliárd rokoch, keď bude o niečo staršia ako Zem, je dnes 51b viac ako typická planéta Neptúnov. Pretože je to ďalej od hviezdy, povedala, že „51d bude pravdepodobne trochu čudák, pretože nebude zbavená toľko atmosféry.“
„Za pár miliárd rokov uvidíme tieto planéty menšie, ako sú teraz,“ povedal Roberts.
Ak by ste mohli stáť na jednom z nadúvadiel (za predpokladu, že má skalnatý povrch), tlak atmosféry by bol pravdepodobne drvivo vysoký, povedal Roberts. Lepšie by bolo, keby ste sa vznášali vyššie v atmosfére, kde by bol tlak nižší, dodala.
Začiatkom svojho života sa Zem pravdepodobne pýšila vlastnou nafúknutou atmosférou, povedala, hoci ju pravdepodobne veľmi rýchlo stratila.
Vedci plánujú predložiť svoj výskum na zverejnenie koncom tohto leta.
Teraz potrebujeme iba sladké svety, aby sme mohli športovať vo farbách cukrovej vaty, ako je modrá, ružová, fialová alebo zelená!
