|
Происхождение планеты со сверхнизкой плотностью
|
|
|
|
Согласно новому исследованию, толстый слой тумана вокруг планеты со сверхнизкой плотностью Kepler-51d, вероятно, скрывает не только состав странной планеты, но и ее происхождение. Команда исследователей из университета Пенсильвании использовала космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) НАСА, чтобы глубже рассмотреть "сверхплотную" планету, которая не поддается моделям формирования планет. Однако самый толстый слой тумана, обнаруженный на планете, затрудняет распознавание химических элементов в атмосфере планеты и любых подсказок о ее формировании.
|
|
|
|
Кеплер-51 - это звезда, расположенная на расстоянии около 2615 световых лет от Земли в созвездии Лебедя. В системе есть четыре известные планеты, по крайней мере, три из которых являются необычными сверхплотными планетами с низкой плотностью, которые размером примерно с Сатурн, но лишь в несколько раз превышают массу Земли. Кеплер-51d - самая холодная и наименее плотная из планет в этой системе.
|
|
|
|
"Мы считаем, что три внутренние планеты, вращающиеся вокруг Kepler-51, имеют крошечные ядра и огромные атмосферы, придающие им плотность, близкую к плотности сахарной ваты", - сказала Джессика Либби-Робертс, научный сотрудник Центра экзопланет и обитаемых миров в Пенсильванском университете и первый автор статьи. "Такие сверхплотные планеты со сверхнизкой плотностью встречаются редко, и они противоречат общепринятым представлениям о том, как образуются газовые гиганты. И если объяснить, как образовался один из них, было недостаточно сложно, то в этой системе их три".
|
|
|
|
|
|
|
Согласно Либби-Робертс, газовые гиганты обычно имеют плотное ядро и, следовательно, сильное гравитационное притяжение, которое притягивает и удерживает газы. Эти планеты обычно формируются дальше от своей звезды, гравитационное притяжение которой также притягивает газы, подобно тому, как газовые гиганты нашей Солнечной системы расположены за пределами пояса астероидов. Но у Kepler-51d нет плотного ядра, и его расстояние до своей звезды примерно такое же, как у Венеры от Солнца.
|
|
|
|
"Кеплер-51 - относительно активная звезда, и ее звездные ветры должны легко сдувать газы с этой планеты, хотя масштабы этой потери массы за время существования Кеплера-51d остаются неизвестными", - сказала Либби-Робертс, которая в настоящее время является доцентом физики и астрономии в университете из Тампы.
|
|
|
|
"Возможно, что планета сформировалась дальше и переместилась внутрь, но у нас все еще остается масса вопросов о том, как образовалась эта планета — и другие планеты в этой системе. Что же такого есть в этой системе, что создало эти три действительно странные планеты, сочетание крайностей, которых мы больше нигде не видели?"
|
|
|
|
По словам исследователей, из-за сверхнизкой плотности они полагают, что эти сверхпрочные планеты содержат значительное количество самых легких элементов - водорода и гелия, но они также ожидают найти другие элементы. Выясняя элементы, из которых состоит атмосфера Kepler-51d, исследователи также могут получить информацию об окружающей среде и местоположении, в котором сформировалась планета.
|
|
Считывание отпечатков инопланетной атмосферы
|
|
|
|
Хотя планеты, находящиеся на таких расстояниях, невозможно увидеть непосредственно с Земли, исследователи могут наблюдать свет звезды, который тускнеет, когда планета проходит перед своей звездой—хозяином или транзитом через нее с точки зрения Земли.
|
|
|
|
"Свет звезды проходит через атмосферу планеты, прежде чем попадает в наши телескопы", - сказала Либби-Робертс. "Если в атмосфере присутствует определенная молекула, которая поглощает свет определенной длины волны — подобно тому, как разные цветные объекты на Земле поглощают разные длины волн света, — она может блокировать свет на этой длине волны. Если мы посмотрим на диапазон длин волн, на весь спектр, мы получим своего рода отпечаток атмосферы планеты, который раскрывает ее состав".
|
|
|
|
Либби-Робертс и ее коллеги ранее наблюдали Kepler-51d с помощью космического телескопа НАСА "Хаббл", который наблюдал излучение в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн от 1,1 до 1,7 микрона. Усовершенствованная технология спектрографа JWST в ближнем инфракрасном диапазоне позволила команде расширить диапазон наблюдений до 5 микрон, что позволило получить более детальный "отпечаток" атмосферы. Однако исследователи не заметили каких-либо явных провалов в интенсивности звезды на определенных длинах волн.
|
|
|
|
"Мы думаем, что на планете такой толстый слой тумана, который поглощает световые волны, на которые мы смотрели, поэтому мы на самом деле не можем разглядеть объекты под ним", - сказал Суврат Махадеван, профессор астрономии и астрофизики имени Верна М. Вилламана в научном колледже Эберли штата Пенсильвания и автор статьи.
|
|
|
|
"Это очень похоже на дымку, которую мы видим на крупнейшем спутнике Сатурна Титане, содержащем углеводороды, подобные метану, но в гораздо большем масштабе. "Кеплер-51d", по—видимому, имеет огромное количество дымки — почти радиусом с Землю, - которая была бы одной из самых больших, которые мы когда-либо видели на планете".
|
|
|
|
Исследователи рассматривали альтернативы большому слою дымки, но в основном исключили их. Например, если бы у планеты были кольца и она была наклонена, возможно, кольца блокировали бы свет звезды, из—за чего планета казалась бы больше — и в данном случае менее плотной - чем она есть на самом деле. Однако исследователи заявили, что кольца будут последовательно блокировать свет на разных длинах волн и должны быть расположены под определенным углом для получения таких результатов.
|
|
|
|
"Вместо этого мы видим линейную тенденцию, при которой больше света блокируется на более длинных волнах", - сказала Либби-Робертс. "Это необычно, и самое простое объяснение - густая дымка. Кольца должны быть недолговечными, изготовленными из очень специфических материалов и расположенными под правильным углом, что кажется маловероятным, но мы не можем полностью исключать этого. Если бы мы могли наблюдать за планетой на еще более длинных волнах, например, с помощью прибора JWST в среднем инфракрасном диапазоне, мы могли бы обнаружить вещества, которые находятся в кольце, или увидеть всю протяженность слоя дымки".
|
|
|
|
Исследователи заявили, что наблюдения за другими сверхмалыми планетами также могут пролить свет на Kepler-51d. Например, другая исследовательская группа в настоящее время анализирует первые наблюдения Kepler-51b, которые могли бы помочь прояснить, все ли планеты с суперячейками являются туманными, все ли они имеют схожую структуру и условия, в которых они сформировались, или же 51d уникальна.
|
|
|
|
"До того, как астрономы обнаружили планеты за пределами нашей Солнечной системы, мы думали, что у нас есть довольно хорошее представление о том, как формируются планеты", - сказала Либби-Робертс.
|
|
|
|
"Но мы начали находить экзопланеты, которые совершенно не соответствуют нашей солнечной системе, и у нас есть эти инопланетные миры, которые действительно бросают вызов нашему пониманию формирования планет. Мы еще не нашли солнечную систему, подобную нашей, и возможность объяснить, как образовались все эти различные планеты, помогает нам понять, как мы вписываемся в общую картину и наше место во Вселенной".
|
|
|
|
Источник
|
