Kunstniku pilt punnitava atmosfääriga eksoplaneedist.
(Pilt: © NASA)
Selgub, et eksoplaneedid võivad olla sama armsad kui reis riigimessile: NASA Kepleri kosmoseteleskoobi abil avastatud kahel maailmal on umbes sama tihedus kui puuvillakommide pakendil. Kaks planeeti, mis tiirlevad vaid umbes 500 miljoni aasta vanuse noore tähe ümber, on vastsündinud maailmad, mis on peaaegu sama laiad kui gaasihiiglased, ehkki need kaaluvad Maa massist vähem kui kümme korda.
Kasutades NASA Hubble'i kosmoseteleskoopi, tegid teadlased kahe "maitsva" maailma, Kepler-51b ja Kepler-51d, järelvaatlusi. Nad leidsid, et maailmade ülespuhutud keskkond sisaldas suure tõenäosusega ähmast, mis ulatub nende pinna kohal kõrgele. Maailma laienenud atmosfäär pani nad harva eksoplaneetide klassi, ülipuffidesse.
"Need on seni väikseima tihedusega eksoplaneedid," ütles Jessica Roberts eelmisel kuul. Ta tutvustas esialgseid tulemusi Ameerika Astronoomiaühingu 232. poolaastakoosolekul Denveris. Colorado ülikooli Boulderi kraadiõppe üliõpilane Roberts aitas planeetide Maa-sarnasuse võrdlemisel paremini välja. Ta leidis superpuffide jaoks ebahariliku analoogi - magusa maiuse. [2017. aasta kõige intrigeerivamad tulnukate planeedi avastused]
"Ma tahan, et te pildistaks puuvillakommidest tehtud hiiglaslikke planeete," ütles naine.
"Tõesti kohevad titaanid"
2011. aastal märkas Kepler madala tihedusega maailma, mis tiirleb ümber noore tähe Kepler 51; hilisemad uuringud kinnitasid, et planeedil oli kaks õde. Kõigil kolmel planeedil on punnis atmosfäär ja esialgsed vaatlused näitasid nende madalaid tihedusi.
Ülipuhverid tõmbasid tähelepanu Boulderi doktorinõuniku Roberti doktorinõuniku Zachory Berta-Thompsoni arvamusele, kes kahtlustas, et ülespuhutud keskkonda on kergem uurida kui teiste maailmade ümbritsevat rahulikumat atmosfääri. Koos mitme kolleegiga kasutasid teadlased Hbble'i 51b ja 51d atmosfääri keemia uurimiseks, kuna paar liikus kaks korda tähe ja Maa vahel. Kolmas maailm, 51c, kärpis ainult süsteemi päikese serva, hoides selle atmosfääri varjatud, ja nii ei olnud see uue uuringu osa.
Teadlased leidsid, et mõlemad planeedid tekitasid signaali, mis osutas atmosfääris pisikestele osakestele, mida nimetatakse aerosoolideks. Neid aerosoole võivad luua massiivsed pilvepangad või need võivad olla märgiks planeeti ümbritsevast udust.
"Meie parim arvamine on, et me ei tegele mingisuguse pilvekondensaadiga," sõnas Roberts. "See, millega me tõenäoliselt tegeleme, on teatud tüüpi fotokeemiline udusus, millest me lihtsalt ei tea, millest see koosneb."
Päikesesüsteemis on Saturni suurim kuu Titan ainus, kus domineerib süsivesinikest, tõenäoliselt metaanist ja metaanist koosnev hägune kiht. Massiivne kuu võib anda ülevaate ülipuffidest, mis võivad varjata uduse laiendatud versiooni.
"Võib-olla vaatame mõnda tõeliselt kohevat titani," ütles Roberts. [Videviku hägus paistab Saturni suure kuu titaanil uhke Cassini fotol]
Puuvilla-kommiplaneedid
Planeedi tiheduse arvutamine nõuab naasmist keskkooli füüsika juurde. Objekti tihedus on selle mass jagatud selle mahuga; maht määratakse selle raadiusega. Hubble'i täpsed mõõtmised aitasid teadlastel eksoplaneetide massi paremini piirata. Nende raadiuse ja seega ka ruumala leidmiseks võrdlesid teadlased planeedi suurust selle tähega. Tähe kohta teada oleva teabe ülevaatamisel suutsid Roberts ja tema kolleegid kindlaks teha täpsema raadiuse.
Kepler-51b mass on umbes kaks korda suurem Maa massist ja raadiust umbes seitse korda suurem ning see tiirleb ümber oma tähe iga 45 päeva tagant. Oma 130-päevasel orbiidil on Kepler-51d natuke suurem, umbes 7,5 korda massiivsem kui Maa, raadiusega peaaegu kümme korda suurem kui meie planeedil. Kolmandal vennal, Kepler-51c, kulub tähe ümber liikumiseks 85 päeva ja see on umbes neli korda suurem kui Maa raadius.
Kombineerides värskendatud massi muudetud raadiusega, võisid teadlased arvutada, et planeetide tihedused jäid vahemikku 0,03 grammi kuni 0,06 grammi kuupsentimeetri kohta. See on kümnendik nii tihe kui Saturn, Päikesesüsteemi kõige tihedam planeet ja see, mis hõljuks vees, kui leiate piisavalt suure vanni.
Kui välja mõelda, mida see reaalmaailmas tähendaks, võtab natuke rohkem tööd, kuid Roberts oli kindlameelne.
Tema esimene mõte oli vahukommid. Ta sulas partii mikrolaineahjus, kuid leidis, et valged toored olid endiselt liiga tihedad.
"See oli lihtsalt jube jama," rääkis naine Space.com-ile.
Vatt-kommidest mahaarvamiste tegemiseks suundus ta toidupoodi ja ostis puuvillakommide konteinereid. Värskelt kedratud materjal ei olnud piisavalt tihe, kuid ta lootis, et kinnispakitud vannid töötavad. Ta mõõtis anuma mahu ja kaalus materjali, et arvutada selle tihedus, mis oli ülitäpselt sarnane.
"Ma ostsin nii palju neid torusid, [kassapidaja] oli nagu, te peate olema puuvillase kommi fänn," rääkis Roberts.
"Ma olin nagu, see on teaduse jaoks."
Noored planeedid
Miks on need maailmad nii tihedad? Roberts arvab, et nende noorus võib mängida võtmerolli. Planeedid tekivad tolmu ja kivimite kokkupõrkel, et maailma luua. Kui kivine tuum on piisavalt massiline, tõmbab selle gravitatsioon atmosfääri loomiseks kergemat gaasi.
Mudelite kohaselt moodustusid kolm superpuffi väljaspool nende süsteemi lumejoont - nähtamatut piiri kesetähtede ümber, kus gaas on jääks kondenseerumiseks piisavalt külm. Seejärel rändasid planeedid sissepoole, jõudes oma praegustele orbiitidele. Soojale tähele lähemale liikudes sulas nende jää ja tekitas gaasilise atmosfääri, mis hakkas punnis.
Ehkki planeedid hakkavad neid moodustanud kokkupõrgetest soojaks minema, jahutavad nad aja jooksul, põhjustades materjali kokkutõmbumist. Samal ajal eemaldavad tähetuuled osa oma atmosfäärist. Roberts väitis, et mudelid viitavad järgmise 5 miljardi aasta jooksul, kui see on pisut vanem kui Maa praegu, 51b näeb rohkem välja kui tüüpiline Neptuuni planeet. Kuna see asub tähest kaugemal, ütles ta, et "51d on tõenäoliselt pisut veider, sest selle atmosfääri pole nii palju eemaldatud."
"Mõne miljardi aasta pärast näeme neid planeete väiksematena kui praegu," ütles Roberts.
Kui suudaksite ühel superpuffil seista (eeldusel, et sellel on kivine pind), oleks atmosfääri rõhk tõenäoliselt purustavalt kõrge, ütles Roberts. Parem oleks, kui hõljuksite kõrgemal atmosfääris, kus rõhk oleks madalam, lisas ta.
Oma elu alguses kiitis Maa ilmselt oma ülespuhutud atmosfääri, ehkki see kaotas selle tõenäoliselt väga kiiresti.
Teadlased plaanivad oma uurimistöö avaldamiseks avaldada hiljem sel suvel.
Nüüd vajame puuviljakommivärvide, näiteks sinise, roosa, lilla või rohelise, sportimiseks just magusaid maailmu!
