Astronomija

Itin pūstos egzoplanetos

Itin pūstos egzoplanetos


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

„Super-puffs“ yra milžiniško dydžio dujų planetos, kurių masė yra tik kelios žemės masės.

Kas lemia planetų susidarymą tokiu mažu tankiu ir kodėl jos yra tokios retos?


& # 8216Papūsios & # 8217 egzoplanetos yra tarsi kosminiai saldainiai iš cukraus

Atlikėjo koncepcija apie tris & # 8220supūsta & # 8221 milžiniškas planetas, skriejančias aplink žvaigždę Kepler-51. Vaizdas per NASA / ESA / L. Hustak / J. Olmsted / D. Player / F. Summers (STScI) / Hubblesite.

„Exoplanets“ ir „# 8211“ planetos, skriejančios aplink tolimas žvaigždes, yra labai įvairių dydžių, masių ir kompozicijų. Dauguma iki šiol rastų bent jau panašumų į mūsų pačių Saulės sistemos planetas - dideles ir dujines, mažesnes ir akmenuotas. Variacijos, kol kas vis tiek, daugiau ar mažiau buvo pagrįstos tomis dviem bendrosiomis temomis. Bet buvo atrastas dar vienas mįslingesnis ir egzotiškesnis planetų tipas, kuris mūsų Saulės sistemoje atrodo nieko. Astronomai juos vadina & # 8220super pūstos ir # 8221 planetos arba cukraus vatos planetos. Jie yra lengvesni (mažiau tankūs) nei bet kurios anksčiau matytos planetos.

Apie kelis iš jų buvo žinoma nuo 2014 m., Tačiau dabar mokslininkai galėjo atidžiau pažvelgti į tris iš šių planetų, skriejančias aplink saulę panašią žvaigždę Kepler-51, kuri, kaip manoma, yra 2600 šviesmečių atstumu. Intriguojančias išvadas padarė ir paskelbė mokslininkai, dirbantys su Hablo kosminiu teleskopu. Naujas recenzuojamas dokumentas netrukus bus paskelbtas „Astronomijos žurnalas“.

Šie keistieji pasauliai yra beveik Jupiterio dydžio, tačiau jie yra tik 1/100 masyvūs.

Atlikėjo įspūdis apie 3 žinomas „Kepler-51“ planetas, priešingai nei kai kurios mūsų pačių Saulės sistemos planetos. Vaizdas per NASA / ESA / STScI / CU Boulder Today.

Paprasčiau tariant, šios planetos yra keistos. Kaip teigė astronomė Jessica Libby-Roberts iš Kolorado Boulderio universiteto ir vadovavo naujam tyrimui ir # 8211:

Astronomas Zachory Berta-Thompsonas, taip pat UC Boulderio narys ir tyrimo bendraautorius, sakė:

Tai yra kraštutinis pavyzdys, kas apskritai yra tokia šaunu apie egzoplanetas. Jie suteikia mums galimybę studijuoti pasaulius, kurie yra labai skirtingi nei mūsų, tačiau jie taip pat įtraukia mūsų pačių Saulės sistemos planetas į didesnį kontekstą.

Trys planetos, skriejančios aplink Kepler-51, pirmą kartą buvo atrastos 2014 m., O kol kas rasta mažiau nei 15 superpūšių ar cukraus vatos planetų. Pasak Berta-Thompson:

Jų atradimas buvo tiesus priešingai nei mes mokome bakalauro klasėse.

Medvilniniai saldainiai kosmose & # 8230 ar šios planetos iš tikrųjų atrodo taip? Ne, jie apvalūs kaip ir kitos planetos. Tačiau jų ypač lengva kompozicija yra analogiška populiaraus karnavalinio pasukto cukraus verpimo lengvumui ir purumui. Vaizdas per CU Boulder Today.

Nustatyta, kad superpūšių ar cukraus vatos planetų tankis yra daug mažesnis nei bet kuriame kitame mūsų Saulės sistemoje, mažiau nei 0,1 gramo kubiniame tūrio centimetre & # 8211, beveik identiškas cukraus vata, taigi ir slapyvardis. Net lengvas Saturnas, kuris teoriškai galėtų plūduriuoti vandenyje, vis tiek yra daug tankesnis nei šie pasauliai. Kaip sakė Libby-Roberts:

Mes žinojome, kad jie yra mažo tankio. Bet kai jūs vaizduojate Jupiterio dydžio rutulį iš cukraus vatos & # 8211, tai tikrai mažo tankio.

Tyrėjai norėjo ištirti planetas ir # 8217 atmosferą. Tačiau vietoj to, kad atmosferos būtų skaidrios, buvo nustatyta, kad planetas gaubia nepermatomas rūkas ar debesys. Libby-Roberts sakė:

Tai neabejotinai atsiuntė mus, kas sugalvojo, kas čia gali vykti. Tikėjomės rasti vandens, bet negalėjome pastebėti jokios molekulės parašų.

Dujų milžinė „Saturno“ planeta, lygiadienyje matoma erdvėlaivio „Cassini“. Jo tankis yra toks mažas, kad teoriškai jis galėtų plaukti vandenyje. Tačiau superpūsių planetų tankis yra dar mažesnis. Vaizdas per NASA / JPL / Kosmoso mokslo institutą / Atlantą.

Panašu, kad planetos susideda iš lengvų vandenilio ir helio dujų, kurias dengia storas metano rūko sluoksnis. Tai padarytų, kad jų atmosfera būtų panaši į Saturno ir # 8217 metų mėnulio Titano atmosferą, kurią taip pat gaubia tiršta metano migla. Libby-Robertsas pridūrė:

Jei metaną pateksite ultravioletiniais spinduliais, susidarys migla. Tai Titanas trumpai.

Tačiau tyrėjai pastebėjo ir kažką kita apie šias planetas. Jie bet kokiu atveju greitai ir # 8211 kosmologiškai praranda medžiagą. Tai reiškia, kad jie gali neišlaikyti savo saldainių, panašių į saldainius, ilgiau nei artimiausius milijardus metų, nes jie ir toliau mažėja. Viduje esančios planetos į kosmosą praranda milijardus tonų medžiagos kiekviena sekundė. Galų gale šie pasauliai gali atrodyti labiau kaip mini-Neptūnai, todėl jie gali būti tiesiog pereinamojoje planetos evoliucijos fazėje. Libby-Roberts sakė:

Žmonės iš tikrųjų stengėsi išsiaiškinti, kodėl ši sistema atrodo tokia skirtinga nei kiekviena kita sistema. Mes bandome parodyti, kad iš tikrųjų tai atrodo kaip kai kurios iš šių kitų sistemų.

Nemaža dalis jų keistenybių kyla dėl to, kad mes matome juos tuo metu, kai jie vystosi, kai retai turėjome galimybę stebėti planetas. Ši sistema siūlo unikalią laboratoriją ankstyvosios planetos evoliucijos teorijoms išbandyti.

Jessica Libby-Roberts iš Kolorado Boulderio universiteto vadovavo naujam tyrimui. Vaizdas per Kolorado universiteto riedulį.

Mokslininkai vis dar nori nustatyti šias planetas ir faktines atmosferos kompozicijas. NASA ir artėjantis Jameso Webbo kosminis teleskopas gali tai padaryti, nes jo jautrumas ilgesniam šviesos ilgiui reiškia, kad jis galbūt žvalgosi per gilius debesų sluoksnius. Iki tol šios planetos yra gąsdinanti paslaptis, suteikianti naujų užuominų apie tai, kaip vystosi planetos, net panašios ir # 8211, bet ne visai tokios lengvos ir # 8211 planetos mūsų pačių Saulės sistemoje.

Apatinė eilutė: Nauji Hablo kosminio teleskopo & # 8220supūsta & # 8221eksplanetų stebėjimai suteikė mokslininkams daugiau užuominų apie šiuos mįslingus ir keistus pasaulius.


& # 8220Papūsta & # 8221 egzoplaneta yra tokia pat didelė kaip Jupiteris, bet 10 kartų lengvesnė, painu astronomai

Maždaug 212 šviesmečių atstumu nuo Žemės dujinė milžinė, pakankamai pakankama, kad ją būtų galima pavadinti planeta & # 8220superpuff & # 8221 arba & # 8220medvilniniai saldainiai & # 8221, pravardžiuoja labai arti savo priimančiosios žvaigždės. Egzoplaneta yra tokia lengva, kad astronomai abejojo ​​viskuo, ką anksčiau žinojome apie dujų milžinų susidarymą.

Ši itin pūsti eksoplaneta, žinoma kaip WASP-107b, yra maždaug tokio pat dydžio kaip Jupiteris, tačiau tik apie dešimtadalis masės - arba maždaug 30 kartų masyvesnė už Žemę. Remiantis nauju tyrimu, paskelbtu pirmadienį žurnale „The Astronomical Journal“, jo pagrindinė masė yra žymiai mažesnė, nei astronomai manė esant reikalingus sukurti tokią milžinišką dujų planetą kaip Jupiteris ir Saturnas.

Atradimas, padarytas daktaro studentė Caroline Piaulet, prižiūrima profesoriaus Björno Benneke iš Monrealio universiteto, nurodo, kad dujų milžinės susidaro daug lengviau, nei manyta anksčiau.

& # 8220Šis tyrimas peržengia mūsų teorinio supratimo apie milžiniško dydžio planetų formavimo ribas. WASP-107b yra viena iš pūstiausių planetų, todėl mums reikia kūrybiško sprendimo, kad paaiškintume, kaip šios mažos šerdys gali sukurti tokius didžiulius dujų apvalkalus “, - sakoma Eve Lee pranešime.

WASP-107b nėra visiškai naujas atradimas - astronomai jį pirmą kartą aptiko Mergelės žvaigždyne 2017 m. Planeta yra labai arti savo žvaigždės, daugiau nei 16 kartų arčiau nei Žemė yra saulė, kas 5,7 dienos įveikdama vieną orbitą.

WASP-107b yra viena iš mažiausiai tankių egzoplanetų, kokių tik yra radę mokslininkai. Jie pravardžiuoja panašaus tipo planetas - dujų milžines su cukraus vatos tankiu - super pūtimus.

Norėdami surasti stebinančią planetos masę, astronomai ištyrė stebėjimus, gautus Havajų Keko observatorijoje. Norėdami apskaičiuoti masę, jie naudojo radialinio greičio metodu vadinamą metodą, kuris tiria planetos ir # 8217s gravitacinės traukos sukeltą planetos žvaigždės judėjimą.

Mokslininkai buvo sukrėsti padarę išvadą, kad kietosios WASP-107b šerdies masė yra ne daugiau kaip keturis kartus didesnė už Žemės masę, o tai reiškia, kad daugiau nei 85% jos masės kyla iš storo dujinio sluoksnio, supančio šerdį. Tai smarkiai skiriasi nuo „Neptūno“, kurio masė panaši, tačiau jo dujų sluoksnyje telpa vos 5–15%.

Remdamiesi savo žiniomis apie Jupiterį ir Saturną, mokslininkai anksčiau manė, kad norint gauti pakankamai dujų, kad susidarytų dujų milžinės planeta, reikės tvirtos šerdies, bent 10 kartų didesnės už Žemės masę. WASP-107b ginčija šią teoriją.

& # 8220Šis darbas skirtas pagrindams, kaip gali formuotis ir augti milžiniškos planetos, & # 8221 sakė Benneke. & # 8220Tai pateikia konkretų įrodymą, kad masinis dujų apvalkalo susikaupimas gali būti sukeltas šerdims, kurios yra daug mažiau masyvios, nei manyta anksčiau.

Lee teigia, kad & # 8220Tikimiausias scenarijus yra tas, kad planeta susiformavo toli nuo žvaigždės, kur dujos diske yra pakankamai šaltos, kad dujų susikaupimas gali įvykti labai greitai. Vėliau planeta sugebėjo pereiti į dabartinę padėtį sąveikaudama su disku arba su kitomis sistemos planetomis. & # 8221

Studijuodama planetą, komanda pateko į kitą tą pačią sistemą WASP-107c. Jo masė yra maždaug trečdalis Jupiterio ir trunka trejus metus, kol vieną kartą apeis savo šeimininkę.

Planetos ovalo formos orbita rodo, kad astronomų ir # 8217 nauja hipotezė eina teisingu keliu.

& # 8220WASP-107c tam tikrais atžvilgiais išsaugojo atmintį apie tai, kas įvyko, savo sistemoje ", - sakė Piauletas. & # 8220Jis puikus ekscentriškumas rodo gana chaotišką praeitį, sąveiką tarp planetų, galinčių sukelti reikšmingų poslinkių, kaip įtariama dėl WASP-107b. & # 8221

Komanda tikisi toliau tyrinėti keistą planetą, šiemet paleidus Jameso Webbo kosminį teleskopą.

reklamjuostės vaizdas: eksoplanetos WASP-107b ir jos žvaigždės, WASP-107, meninis perdavimas. Kai kurie žvaigždės ir # 8217s šviesos srautai praeina per išplėstą dujų sluoksnį. ESA / „HUBBLE“, NASA, M. KORNMESSER


„Super-puff“ egzoplanetos uždėjo žiedą

Akivaizdus kai kurių egzoplanetų „pūtimas“ gali būti dėl Saturno panašių žiedų, o ne dujų vokų, kaip manyta anksčiau. Taip laikosi astronomai Anthony Piro iš Karnegio mokslo instituto ir Shreyas Vissapragada iš Kalifornijos technologijos instituto, JAV, kurie padarė tokią išvadą, imitavę kelių „super-puff“ eksoplanetų tranzitus. Jų analizė atskleidžia dvi tokias egzoplanetas kaip galimus kandidatus į žiedus - tai gali būti patvirtinta po artėjančio Jameso Webbo kosminio teleskopo (JWST) paleidimo.

Plečiantis žinomų egzoplanetų sąrašui, astronomai nustato vis daugiau kūnų, kurių spinduliai, atrodo, yra nepaprastai dideli, atsižvelgiant į jų palyginti mažą masę. Pravardžiuojamos „super-puffs“, šios iš pažiūros itin mažo tankio planetos paprastai yra anomaliai šaunios ir randamos labai įvairaus amžiaus žvaigždžių sistemose - tai reiškia, kad dauguma jų tikriausiai nėra tik jaunos planetos, kurios dar nėra visiškai susiformavusios .

Norėdami paaiškinti šiuos mįslingus objektus, kai kurie astronomai pasiūlė juos apsupti storais dujų gaubtais. Jei taip būtų, būtų galima tikėtis, kad šie vokai paliks įvairius absorbcijos kritimus per juos praeinančių žvaigždžių šviesos spektruose. Tačiau iki šiol pastebėti itin pūsti spektrai buvo varginantis.

Ne toks pūstas

Piro ir Vissaptragada siūlo kitokį paaiškinimą. Jų nuomone, super pūtimai iš tikrųjų nėra pūsti, bet yra apsupti žiedais. Šie žiedai pritemdo planetų priimančių žvaigždžių šviesą eidami tarp žvaigždės ir stebėtojų Žemėje, sukurdami kur kas didesnio spindulio eksoplanetų iliuziją. Jie išbandė šią teoriją imituodami Saulės tranzito stebėjimą tolimos žvaigždžių sistemos požiūriu. Tai atskleidė, kad Saturnas pasirodys perpus tankesnis nei yra iš tikrųjų, jei jo žiedai nebūtų apskaityti.

Duetas taip pat imitavo įvairių žinomų superpučiavimų tranzitus, siekdamas nustatyti, ar tranzito stebėjimus galėjo iškraipyti žiedai. Jie nustatė, kad jų hipotezė atitinka kai kurių egzoplanetų, bet ne visų, tranzitus: atsižvelgiant į jų artumą prie priimančiųjų žvaigždžių, daugeliui kūnų vietoj ledo reikės turėti sunkesnius, uolėtus žiedus, kurie apribotų žiedus “. spinduliai. Be to, planetos turėtų suktis pakankamai greitai, kad išvengtų žiedų deformacijos, tačiau tam dažnai trukdo potvynio užraktas su žvaigždėmis šeimininkėmis.

Šie padariniai neatmetė kiekvienos planuojamos dueto planetos. Iš jų analizuotų egzoplanetų Piro ir Vissaptragada padarė išvadą, kad Kepler 87c ir 177c turi didžiausią galimybę pasirodyti pūstas dėl žiedų. Norėdami tai patvirtinti, reikės tikslesnių fotometrinių metodų, nei yra šiuo metu, tačiau šie patobulinti matavimai turėtų būti pasiekiami ilgai lauktam JWST, kurį dabar planuojama pradėti 2021 m. Kovo mėn. Jei tokios prognozės pasitvirtins, jos galėtų žymiai pagerinti astronomų darbą. supratimas, kaip formuojasi ir vystosi planetų sistemos.


Įrodymai rodo, kad kai kurie superpūšiai gali būti žieduoti egzoplanetomis

Žieduotos planetos tranzitas ir susidariusios šviesos kreivės. Viršutiniame skydelyje pateikiamas vaizdų, kurie buvo naudojami atliekant tranzito skaičiavimus, pavyzdys su planeta septyniose skirtingose ​​vietose. Vidurinis skydelis rodo gautą tranzitą (normalizuotą pagal žvaigždžių srautą) su taškais, atitinkančiais kiekvieną viršutinėje plokštėje parodytą planetos padėtį. Apačioje parodytas skirtumas tarp žieduoto tranzito ir plikos žvaigždės su tuo pačiu paviršiaus plotu. Kreditas: „arXiv“: 1911.09673

Pora tyrinėtojų iš Karnegio mokslo instituto observatorijų ir Kalifornijos technologijos instituto pranešė įrodymus, kad kai kurios superpūščios egzoplanetos gali būti žiedinės. Anthony Piro ir Shreyas Vissapragada parašė darbą, kuriame aprašyta jų teorija ir ją patvirtinantys įrodymai, ir paskelbė jį „arXiv“ parengiamojo spausdinimo serveryje.

Kaip pastebi Piro ir Vissapragada, kosmoso mokslininkai pastaraisiais metais rado gausybę egzoplanetų, turinčių platų atributų spektrą. Viena tokių grupių vadinama „superpuffs“, nes jų masės spinduliai yra labai dideli, todėl jų tankis yra labai mažas. Panašu, kad tokių egzoplanetų atmosfera yra nepaprastai išplėsta. Mokslininkams juose atrodo keista, kad neatrodo, kad jie būtų jautrūs foto garavimui. Piro ir Vissapragada teigia, kad taip yra todėl, kad jų atmosfera apskritai nėra išplėsta, jie turi tokius žiedus kaip Saturnas.

Tyrėjai teigia, kad jie priėjo prie savo teorijos svarstydami, kaip atrodytų Saturnas kosminiams mokslininkams iš tolimo pasaulio, jei jie nežinotų apie žiedus - jiems pasirodė tikėtina, kad tokie ateiviai greičiausiai matys, jog planetoje yra tik pusė jos žiedų. tikrasis tankis. Tai privertė juos susimąstyti, ar kai kurios atrastos egzoplanetos, tokios kaip superpučiamos, gali neteisingai apskaičiuoti tankį dėl orbitos žiedų.

Mokslininkai pradėjo apsvarstyti galimus egzoplaneto su žiedais požymius. Jie pažymėjo, kad arti jų žvaigždės esančios eksoplanetos turėtų uolingus žiedus, nes ledas ištirps. Be to, kai kurios egzoplanetos negalėtų suformuoti pakankamai plačių žiedų, kad pakeistų tankio įverčius dėl tolimų uolų, kurios greičiausiai sukimba ir formuoja mėnulius. Tada jie naudojo savo prielaidas kurdami modeliavimus, kurie parodė, kaip žieduotos planetos mums gali atrodyti einant per savo žvaigždę. Jie praneša, kad jų modeliavimas parodė, kad kai kurie superpūšiai gali būti žieduoti egzoplanetomis. Jie teigia, kad nauji Jameso Webbo kosminio teleskopo, kurį ketinama paleisti 2012 m., Duomenys gali patvirtinti jų teoriją.


& # 8220Super-Puff & # 8221 egzoplanetos Aren & # 8217t kaip ir viskas, ką turime Saulės sistemoje

Pastaraisiais metais ekstrasoliarinių planetų tyrimas išties sprogo. Šiuo metu astronomai galėjo patvirtinti, kad egzistuoja 4104 planetos, esančios už mūsų Saulės sistemos, o dar 4900 laukia patvirtinimo. Šių daugybės planetų tyrimas atskleidė dalykus apie galimų planetų spektrą mūsų Visatoje ir išmokė mus, kad yra daug tokių, kuriems mūsų Saulės sistemoje nėra analogų.

Pavyzdžiui, dėl naujų duomenų, gautų Hablo kosminis teleskopas, astronomai sužinojo daugiau apie naują egzoplanetų klasę, vadinamą & # 8220supūsta & # 8221 planetomis. Šios klasės planetos iš esmės yra jaunos dujų milžinės, kurių dydis yra panašus į Jupiterį, tačiau jų masė yra vos kelis kartus didesnė nei Žemės. Dėl to jų atmosferoje yra cukraus vatos tankis, taigi ir puikus pravardė!

Vieninteliai žinomi šios planetos pavyzdžiai yra „Kepler 51“ sistemoje, į Saulę panašioje jaunoje žvaigždėje, esančioje maždaug už 2615 šviesmečių Cygnus žvaigždyne. Šioje sistemoje buvo patvirtintos trys egzoplanetos (Kepler-51 b, c ir d), kurias pirmą kartą aptiko Keplerio kosminis teleskopas Tačiau tik 2014 m. buvo patvirtintas šių planetų tankis, ir tai nustebino.

Trys milžiniškos planetos, skriejančios aplink Saulę panašią žvaigždę Kepler 51, palyginti su kai kuriomis mūsų Saulės sistemos planetomis. Autoriai: NASA, ESA ir L. Hustakas ir J. Olmstedas (STScI)

Nors šių dujų milžinių atmosferos susideda iš vandenilio ir helio ir yra maždaug tokio pat dydžio kaip Jupiteris, jos taip pat yra maždaug šimtą kartų lengvesnės pagal masę. Kaip ir kodėl jų atmosfera balionuos taip, kaip jie daro, lieka paslaptis, tačiau išlieka faktas, kad dėl jų atmosferos pobūdžio superpūstos planetos tampa pagrindiniu kandidatu į atmosferos analizę.

Būtent to siekė tarptautinė astronomų komanda ir # 8211, kuriai vadovavo Jessica Libby-Roberts iš Astrofizikos ir kosmoso astronomijos centro (CASA) iš Kolorado universiteto Boulderyje ir # 8211. Naudojant duomenis iš Hablas, Libby-Roberts ir jos komanda išanalizavo spektrus, gautus iš Kepler-51 b ir d atmosferos, norėdami sužinoti, kokie komponentai (įskaitant vandenį) yra.

Kai šios planetos prasilenkė priešais savo žvaigždę, jų atmosferos absorbuota šviesa buvo tiriama infraraudonųjų spindulių bangos ilgiu. Komandos nuostabai jie nustatė, kad abiejų planetų spektrai neturėjo jokių signalinių cheminių parašų. Tai jie priskyrė druskos kristalų debesų ar fotocheminių rūkalų buvimui jų atmosferoje.

Taigi komanda rėmėsi kompiuterinėmis simuliacijomis ir kitomis priemonėmis, kad teorizuotų, jog Kepler-51 planetos yra daugiausia vandenilio ir helio masė, kurią dengia stora migla, sudaryta iš metano. Tai panašu į tai, kas vyksta Titano atmosferoje (didžiausias Saturno ir # 8217s mėnulis), kur vyraujančioje azoto atmosferoje yra metano dujų debesų, kurie užgožia paviršių.

Atlikėjo iliustruotos naujos milžinės planetos GJ 3512b, apjuosiančios raudoną nykštukinę žvaigždę, atlikėjas. Autorius: Guillem Anglada-Escude - IEEC / mokslo banga, naudojant SpaceEngine.org (CC BY 4.0)

Tai buvo visiškai netikėta, - sakė Libby-Roberts. & # 8220Mes planavome stebėti dideles vandens absorbcijos ypatybes, tačiau jų ten tiesiog nebuvo. Mes buvome apniukę! & # 8221. Tačiau šie debesys komandai suteikė vertingos įžvalgos, kaip Kepler-51 b ir d palyginti su kitomis mažos masės, turtingomis dujomis egzoplanetomis, kurias stebėjo astronomai. Kaip Libby-Roberts paaiškino CU Boulder pranešime spaudai:

„Mes žinojome, kad jų tankis mažas. Bet kai jūs vaizduojate Jupiterio dydžio saldainių su cukrumi rutulį & # 8211, kuris yra tikrai mažo tankio & # 8230, tai neabejotinai atsiuntė mus, norėdami sugalvoti, kas čia gali vykti. Tikėjomės rasti vandens, bet negalėjome pastebėti jokios molekulės parašų “.

Komanda taip pat sugebėjo geriau apriboti šių planetų dydį ir masę, matuodama jų laiką. Visose sistemose planetos orbitos periodu įvyksta nedideli pokyčiai dėl jų traukos traukos, kuri gali būti panaudota planetos masei išgauti. Komandos rezultatai sutapo su ankstesniais „Kepler-51 b“ įvertinimais, o „Kepler-51 d“ įvertinimai parodė, kad jis yra šiek tiek mažiau masyvus (dar žinomas kaip pūstesnis), nei manyta anksčiau.

Komanda taip pat palygino dviejų superpūšių spektrus su kitų planetų spektrais ir gavo rezultatus, kurie parodė, kad debesų / miglos susidarymas yra susijęs su planetos temperatūra. Tai patvirtina hipotezę, kad kuo vėsesnė planeta yra, tuo debesuota ji bus, dėl ko astronomai svarstė dėl pastaruoju metu įvykusių egzoplanetų atradimų.

„Mini Neptunian“ planetos yra maždaug nuo 1,5 iki 4 kartų didesnės už Žemės dydį, turi uolų šerdį ir įvairaus storio pūstą dujinį apvalkalą. Autorius: Geoffas Marcy

Paskutinis, bet ne mažiau svarbus dalykas, komanda pastebėjo, kad tiek „Kepler-51 b“, tiek „d“, atrodo, greitai praranda dujas. Tiesą sakant, komanda apskaičiavo, kad buvusi planeta (kuri yra arčiausiai jos motinos žvaigždės) kas sekundę į kosmosą išmeta dešimtis milijardų tonų medžiagos. Jei ši tendencija išliks, per ateinančius kelis milijardus metų planetos labai sumažės ir gali tapti mini-Neptūnais.

Šiuo atžvilgiu tai leistų manyti, kad vis dėlto egzoplanetos nėra tokios neįprastos, todėl atrodo, kad mini-Neptūnai yra labai paplitę. Tai taip pat rodo, kad mažas superpūšių planetų tankis priskiriamas sistemos amžiui. Nors Saulės sistemai yra apytiksliai 4,6 milijardo metų, „Kepler-51“ gyvuoja tik 500 milijonų metų.

Komandos naudojami planetiniai modeliai rodo, kad planetos greičiausiai susidarė už Kepler-51s Frost Line & # 8211 ribos, už kurios nepastovūs elementai užšals & # 8211, ir tada migravo į vidų. Kepler-51 b ir d gali būti ne keistos planetos, o pirmi pavyzdžiai, kuriuos astronomai pamatė vienoje iš labiausiai paplitusių mūsų Visatos planetų ankstyvosiose vystymosi stadijose.

Kaip paaiškino Zachas Berta-Thompsonas (APS profesoriaus padėjėjas ir naujo tyrimo bendraautorius), tai daro „Kepler-51“ ankstyvosios planetos evoliucijos teorijų testavimo laboratorija & # 8221:

„Tai yra kraštutinis pavyzdys, kas apskritai yra tokia šaunu apie egzoplanetas. Jie suteikia mums galimybę studijuoti labai skirtingus pasaulius nei mūsų, tačiau jie taip pat įtraukia mūsų pačių Saulės sistemos planetas į didesnį kontekstą “.

NASA ir # 8217-ojo Jameso Webbo kosminio teleskopo iliustracija. Kreditai: NASA

Ateityje bus naudojamos naujos kartos priemonės, tokios kaip Jameso Webbo kosminis teleskopas (JWST) padės astronomams ištirti Kepler-51 planetų ir kitų superpučiamų atmosferą. Dėka JWST & # 8217s jautrumo ilgesniems infraraudonųjų spindulių bangos ilgiams, galbūt dar galėsime peržvelgti jų tankius debesis ir nustatyti, iš ko iš tikrųjų susideda šios & # 8220medvilniniai saldainiai & # 8221.

Tai taip pat dar viena plunksna gerbiamojo kepurėje Hablas, kuris nuolat veikia maždaug trisdešimt metų (nuo 1990 m. gegužės mėn.) ir toliau nušviečia kosmines paslaptis! Tik tikslinga, kad ji vis dar randa atradimų, kuriuos netrukus atliks tolesni tyrimai Jamesas Webbas, jos dvasinis įpėdinis.

Tyrimas, kuriame išsamiai aprašyta komandos ir # 8217 tyrimas, neseniai pasirodė internete ir bus rodomas „Astrofizikos žurnalas“.


Paslaptingas WASP-107b susidarymas

Naudodama „Keck“ duomenis, komanda atliko analizę, kad nustatytų, kokia gali būti vidinė planetos struktūra. Jie padarė stulbinančią išvadą, kad turi būti tvirta šerdis, kuri ne daugiau kaip keturis kartus viršija Žemės masę. Tai reiškia, kad daugiau kaip 80% jos masės gaunama iš tankio dujų sluoksnio. Norėdami tai suprasti, „Neptūnas“, saulės sistemos analogas, kalbant apie masę, iš jo masės iš aplinkinio dujų sluoksnio gauna tik 10%!

W. M. Kecko observatorija Havajuose - vaizdo kreditas: Warrenas Metcalfas / HDR melodija, sukurta „Universal-Sci“

Tai, kad WASP-107b yra tokia neįtikėtinai lengva, natūraliai kelia papildomų klausimų. Kaip įmanoma, kad tokio žemo lygio egzoplaneta apskritai susiformavo? Ir kodėl ji nepraranda milžiniško dujų sluoksnio, nes artima jos žvaigždei? Šiuolaikiniai dujų milžinių susidarymo modeliai yra pagrįsti pažįstamais dujų milžinais, esančiais mūsų pačių Saulės sistemoje, pavyzdžiui, Saturne. Hipotezė yra ta, kad bent dešimt kartų didesnės Žemės masės šerdis reikalinga norint surinkti pakankamai dujų iš ankstyvą planetą formuojančio disko, supančio žvaigždę.

Profesorė Eve Lee, garsi superpūstų egzoplanetų autoritetė, interviu teigė, kad yra kelios hipotezės, iš kurių labiausiai tikėtina, kad egzoplaneta savo gyvenimą pradėjo toliau nuo savo žvaigždės. Anot Lee, planetą formuojančiame diske esančios dujos yra pakankamai šaltos, kad esant didesniems atstumams dujų kaupimasis galėtų įvykti daug greičiau. WASP-107b vėliau būtų migravęs link savo žvaigždžių sistemos centro, tikriausiai po sąveikos su kitomis planetomis ar pačiu planetą formuojančiu disku.


Aptiktos „superpūščios“ egzoplanetos su cukraus vatos tankiu

Astronomai „Kepler 51“ žvaigždžių sistemoje atrado daug „super pūstų“ egzoplanetų, kurios yra tokios pat tankios kaip cukraus vata.

Naudodamiesi Hablo kosminio teleskopo duomenimis, tyrėjai rado mažiau nei 15 planetų, kurios yra beveik tokios pat didelės kaip Jupiteris, tačiau yra ypač mažo tankio, nes mažiau nei 100 kartų viršija dujų milžino masę arba nesiekia 0,1 gramo kubiniame centimetre tūrio.

„Jie labai keisti, - pranešime teigė tyrimo pagrindinė autorė Jessica Libby-Roberts.

Menininkas vaizduoja „Kepler 51“ žvaigždžių sistemą. (Kreditas: NASA / ESA / STScI)

„Tai yra kraštutinis pavyzdys, kas apskritai yra tokia šaunu apie egzoplanetas“, - sakė vienas tyrimo bendraautorių Zachory Berta-Thompsonas. „Jie suteikia mums galimybę studijuoti labai skirtingus pasaulius nei mūsų, tačiau jie taip pat priskiria mūsų pačių Saulės sistemai skirtas planetas į didesnį kontekstą.“

Trys „super pūstos“ egzoplanetos „Kepler 51“ sistemoje buvo „tiesiai priešingai nei mes mokome bakalauro klasėse“, pridūrė Berta-Thompson.

„Kepler 51“ sistema yra maždaug 2400 šviesmečių atstumu nuo Žemės ir yra maždaug 500 milijonų metų. Šviesos metai, matuojantys atstumą kosmose, yra lygūs 6 trilijonams mylių.

Naudodamiesi „Hubble“, tyrėjai taip pat bandė pažvelgti į planetų atmosferą, tačiau susidūrė su problemomis, nes atmosfera buvo neskaidri, o ne skaidri.

"Tai neabejotinai atsiuntė mus, norėdami sugalvoti, kas čia gali vykti", - tęsė Libby-Roberts. "Tikėjomės rasti vandens, bet negalėjome pastebėti jokios molekulės parašų".

Trys „Kepler 51“ planetos, palyginti su mūsų Saulės sistemos planetų dydžiu. (Kreditas: NASA / ESA / STScI)

Libby-Robertsas ir kiti tyrėjai teigė, kad egzoplanetas greičiausiai daugiausia sudaro vandenilis ir helis, naudodamiesi kompiuterinėmis simuliacijomis. Taip pat tikėtina, kad jį dengia „tirštas rūkas, susidaręs iš metano“, todėl jie primena Saturno mėnulį Titaną.

„Jei metaną pasieksite ultravioletiniais spinduliais, susidarys migla“, - sakė Libby-Roberts. "Tai Titanas trumpai". Birželio mėnesį NASA pristatė misiją, kurios metu bus tiriamas Titanas, kuris gali priimti nežemišką gyvybę.

Tyrėjai taip pat atrado, kad egzoplanetos greitai praranda dujas, o vidinė trijų eksoplanetų dalis kas sekundę į kosmosą išleidžia maždaug dešimtys milijardų tonų medžiagos “. Jei ši tendencija išliks, šios planetos per ateinančius milijardą metų gali gerokai susitraukti ir gali atrodyti panašios į „mini-Neptūno“ egzoplanetas.

„Žmonės iš tikrųjų stengėsi išsiaiškinti, kodėl ši sistema atrodo tokia skirtinga nei kiekviena kita sistema“, - sakė Libby-Roberts. "Mes stengiamės parodyti, kad iš tikrųjų tai atrodo kaip kai kurios iš šių kitų sistemų".

„Nemažai jų keistenybių kyla dėl to, kad mes matome juos tuo metu, kai jie vystosi, kai retai turėjome galimybę stebėti planetas“, - sutiko Berta-Thompson.

Tyrimą, kurį ketinama paskelbti „The Astronomical Journal“, galite perskaityti čia.


„Puikiai paplitusi“ planeta, kaip niekas kitas

Milžiniškos eksoplanetos WASP-107b pagrindinė masė yra daug mažesnė, nei manyta, kad būtina sukurti didžiulį dujų gaubtą, supantį milžiniškas planetas, tokias kaip Jupiteris ir Saturnas, rado Universiteto ir # 233 de Montr & # 233al astronomai.

Šis intriguojantis mokslų daktaro atradimas studentė Caroline Piaulet iš UdeM egzoplanetų tyrimų instituto (iREx) teigia, kad milžiniškos dujų planetos formuojasi daug lengviau, nei manyta anksčiau.

Piauletas yra „UdeM“ astrofizikos profesoriaus Bj & # 246rn Benneke novatoriškos tyrimų grupės dalis, kuri 2019 m. Paskelbė apie pirmąjį vandens aptikimą egzoplanetoje, esančioje jos žvaigždės gyvenamojoje zonoje.

Paskelbta šiandien Astronomijos žurnalas su kolegomis Kanadoje, JAV, Vokietijoje ir Japonijoje nauja WASP-107b vidinės struktūros analizė „turi didelių pasekmių“, - sakė Benneke.

„Šis darbas skirtas patiems milžiniškų planetų formavimosi ir augimo pagrindams“, - sakė jis. "Tai suteikia konkretų įrodymą, kad masinis dujų apvalkalo susikaupimas gali būti sukeltas šerdims, kurios yra daug mažiau masyvios, nei manyta anksčiau."

Toks didelis kaip Jupiteris, bet 10 kartų lengvesnis

WASP-107b pirmą kartą buvo aptiktas 2017 m. Aplink WASP-107, žvaigždę, esančią maždaug 212 šviesmečių nuo Žemės Mergelės žvaigždyne. Planeta yra labai arti savo žvaigždės - daugiau nei 16 kartų arčiau nei Žemė yra Saulė. Tiek didelis, kiek Jupiteris, bet 10 kartų lengvesnis, WASP-107b yra viena iš mažiausiai tankių žinomų egzoplanetų: tokį tipą astrofizikai pavadino „superpuff“ arba „cukraus su vata“ planetomis.

Piaulet ir jos komanda pirmiausia panaudojo WASP-107b stebėjimus, gautus Havajų Keko observatorijoje, kad tiksliau įvertintų jo masę. Jie naudojo radialinio greičio metodą, leidžiantį mokslininkams nustatyti planetos masę, stebint jos šeimininkės žvaigždės svyruojantį judesį dėl planetos traukos. Jie padarė išvadą, kad WASP-107b masė yra maždaug dešimtoji Jupiterio masės, arba maždaug 30 kartų didesnė nei Žemės.

Tada komanda atliko analizę, kad nustatytų labiausiai tikėtiną planetos vidinę struktūrą. Jie padarė netikėtą išvadą: esant tokiam mažam tankiui, planeta turi turėti tvirtą šerdį, ne didesnę kaip keturis kartus didesnę už Žemės masę. Tai reiškia, kad daugiau nei 85 procentai jos masės yra įtraukta į storą dujų sluoksnį, kuris supa šią šerdį. Palyginimui, „Neptūno“, kurio masė panaši į WASP-107b, dujų sluoksnyje yra tik 5–15 procentų visos masės.

„Turėjome daug klausimų apie WASP-107b“, - sakė Piauletas. "Kaip galėjo susidaryti tokio mažo tankio planeta? Ir kaip ji išlaikė didžiulį dujų sluoksnį, kad neišbėgtų, ypač turint omenyje, kad planeta yra arti savo žvaigždės?

- Tai mus paskatino atlikti išsamią analizę, kad nustatytume jos formavimosi istoriją “.

Kuriamas dujų milžinas

Planets form in the disc of dust and gas that surrounds a young star called a protoplanetary disc. Classical models of gas-giant planet formation are based on Jupiter and Saturn. In these, a solid core at least 10 times more massive than the Earth is needed to accumulate a large amount of gas before the disc dissipates.

Without a massive core, gas-giant planets were not thought able to cross the critical threshold necessary to build up and retain their large gas envelopes.

How then do explain the existence of WASP-107b, which has a much less massive core? McGill University professor and iREx member Eve Lee, a world-renowned expert on super-puff planets like WASP-107b, has several hypotheses.

"For WASP-107b, the most plausible scenario is that the planet formed far away from the star, where the gas in the disc is cold enough that gas accretion can occur very quickly," she said. "The planet was later able to migrate to its current position, either through interactions with the disc or with other planets in the system."

Discovery of a second planet, WASP-107c

The Keck observations of the WASP-107 system cover a much longer period of time than previous studies have, allowing the UdeM-led research team to make an additional discovery: the existence of a second planet, WASP-107c, with a mass of about one-third that of Jupiter, considerably more than WASP-107b's.

WASP-107c is also much farther from the central star it takes three years to complete one orbit around it, compared to only 5.7 days for WASP-107b. Also interesting: the eccentricity of this second planet is high, meaning its trajectory around its star is more oval than circular.

"WASP-107c has in some respects kept the memory of what happened in its system," said Piaulet. "Its great eccentricity hints at a rather chaotic past, with interactions between the planets which could have led to significant displacements, like the one suspected for WASP-107b."

Beyond its formation history, there are still many mysteries surrounding WASP-107b. Studies of the planet's atmosphere with the Hubble Space Telescope published in 2018 revealed one surprise: it contains very little methane.

"That's strange, because for this type of planet, methane should be abundant," said Piaulet. "We're now reanalysing Hubble's observations with the new mass of the planet to see how it will affect the results, and to examine what mechanisms might explain the destruction of methane."

The young researcher plans to continue studying WASP-107b, hopefully with the James Webb Space Telescope set to launch in 2021, which will provide a much more precise idea of the composition of the planet's atmosphere.

"Exoplanets like WASP-107b that have no analogue in our Solar System allow us to better understand the mechanisms of planet formation in general and the resulting variety of exoplanets," she said. "It motivates us to study them in great detail."

"WASP-107b's density is even lower: a case study for the physics of gas envelope accretion and orbital migration," by Caroline Piaulet et al., was posted today in the Astronomijos žurnalas. DOI: 10.3847/1538-3881/abcd3c. In addition to Piaulet (iREx Ph.D. student, Université de Montréal) and professors Björn Benneke (iREx, Université de Montréal) and Eve Lee (iREx, McGill Space Institute, McGill University), the research team includes Daniel Thorngren (iREx Postdoctoral Fellow, Université de Montréal) and Merrin Peterson (iREx M.Sc student), and 19 other co-authors from Canada, the United States, Germany and Japan.

Atsakomybės apribojimas: AAAS ir „EurekAlert“! neatsako už „EurekAlert“ paskelbtų naujienų tikslumą! prisidedančios institucijos arba naudodamasis bet kokia informacija per „EurekAlert“ sistemą.


Astronomers Probe Mysteries of ‘Super Puff’ Planet

(CN) — Scientists exploring space revealed Monday that gas-giant planets such as Jupiter and Saturn form more easily than previously thought.

Researchers at the Université de Montréal found that the core mass of WASP-107b, a giant exoplanet, is much lower than scientists thought necessary to create the immense gas envelope surrounding it and other super-sized planets.

Discovered by Ph.D. student Caroline Piaulet of UdeM’s Institute for Research on Exoplanets, the finding, published in the Astronomical Journal, is based on new analysis of WASP-107b’s internal structure.

Piaulet is part of the research team led by UdeM astrophysics professor Björn Benneke that detected water on an exoplanet located in its star’s habitable zone in 2019.

“This work addresses the very foundations of how giant planets can form and grow,” Benneke said. “It provides concrete proof that massive accretion of a gas envelope can be triggered for cores that are much less massive than previously thought.”

Known as a “super-puff” planet to astrophysicists, WASP-107b is an exoplanet that was first detected in 2017 around WASP-107, a star more than 200 light years from Earth. The planet, which is as big as Jupiter but 10 times lighter, exists near its star at a distance that is 16 times closer than the Earth is to the Sun.

Conducting their work at the Keck Observatory in Hawaii, Piaulet and her team first assessed the mass of WASP-107b using the radial velocity method, which determines a planet’s mass by measuring the wobble of its host star due to the planet’s gravitational pull. Researchers concluded that the mass of WASP-107b is about one-tenth that of Jupiter, or about 30 times that of Earth.

Next, Piaulet and her colleagues determined that WASP-107b’s internal structure must have a solid core of no more than four times the mass of Earth, making about 85% of the planet’s mass included in the thick layer of gas that surrounds this core. By comparison, Neptune has a similar mass to WASP-107b but no more than 15% of its total mass resides in its gas layer.

“We had a lot of questions about WASP-107b,” Piaulet said. “How could a planet of such low density form? And how did it keep its huge layer of gas from escaping, especially given the planet’s close proximity to its star?”

Such questions motivated researchers to analyze WASP-107b’s formation history.

Planets form in the layer of dust and gas surrounding a young star. Historical models of gas-giant planet formation are based on Jupiter and Saturn, where a solid core massive enough to dwarf Earth is needed to build up enough gas before the disc dissipates.

Without a massive core, scientists assumed that gas-giant planets could not create and retain their large gas envelopes. Until Piaulet’s discovery about WASP-107b, that is.

“For WASP-107b, the most plausible scenario is that the planet formed far away from the star, where the gas in the disc is cold enough that gas accretion can occur very quickly,” said fellow researcher Eve Lee of McGill University. “The planet was later able to migrate to its current position, either through interactions with the disc or with other planets in the system.”

The research team also included Daniel Thorngren and Merrin Peterson, as well as 19 other co-authors from Canada, the United States, Germany and Japan.

Mysteries still surround WASP-107b, inspiring Piaulet to continue studying the planet. Future analysis could involve the soon-to-launch James Webb Space Telescope, providing a more precise idea of the planet’s atmosphere.

“Exoplanets like WASP-107b that have no analogue in our solar system allow us to better understand the mechanisms of planet formation in general and the resulting variety of exoplanets,” Piaulet said. “It motivates us to study them in great detail.”

During the research, Piaulet and her colleagues made a second discovery: a second planet named WASP-107c with a mass considerably denser than its sister planet. But this planet operates differently, existing much farther from the central star and following a trajectory more ovular than circular.

“WASP-107c has in some respects kept the memory of what happened in its system,” Piaulet said. “Its great eccentricity hints at a rather chaotic past, with interactions between the planets which could have led to significant displacements, like the one suspected for WASP-107b.”