Det er en type eksoplanett som astronomer noen ganger refererer til som bomullsgodteri-planeter eller superpuffer. De er mystiske, fordi massene deres ikke stemmer overens med de ekstremt store radiene. De to kjennetegnene innebærer en planet med en ekstremt lav tetthet.
I solsystemet vårt er det ingenting som dem, og det har vært rart å finne dem i fjerne solsystemer. Nå kan et par astronomer ha funnet ut av det.
Astronomene er Anthony Piro fra Carnegie University og Shreyas Vissapragada, på Caltech. Deres papir har tittelen "Undersøk om superpuffer kan forklares som ringede eksoplaneter." Den er publisert i The Astronomical Journal.
"Vi begynte å tenke, hva om disse planetene i det hele tatt ikke er luftige som bomullsgodteri," sa Piro i en pressemelding. "Hva om superpuffene virker så store fordi de faktisk er omgitt av ringer?"
Planetjegere har funnet over 4000 bekreftede eksoplaneter. Med nøye observasjoner kan astronomer begrense eksoplanettegenskaper som tetthet, masse, størrelse og selv om de er i den beboelige sonen til stjernen deres. Men det er ingen reell måte å finne ut om disse fjerne objektene har ringer.
Det ville være overraskende om ingen gjorde det. Alle gassgigantene og isgigantene i solsystemet vårt har ringer, selv om bare Saturns er lett synlige.
Hovedtyngden av eksoplaneter oppdages med transittmetoden. Det innebærer å observere en planet nøye når den passerer mellom vertsstjernen og oss. Basert på den lille dukkert i stjernelys planetens transitt forårsaker, kan astronomer oppdage en planet. Det er også hvordan de bestemmer en planetens andre egenskaper, sammen med å se på når stjernen vingler som svar på planetens bevegelse.
Men transittmetoden kan ikke fortelle astronomer om en planet har ringer. I et tankeeksperiment lurte astronomene på hvordan planeter som Saturn ville se ut for en fjern observatør.
"Vi begynte å lure på, hvis du skulle se tilbake på oss fra en fjern verden, ville du kjenne igjen Saturn som en ringet planet, eller ville det virke som en pustete planet for en fremmed astronom?" Spurte Vissapragada.
I papiret sier forskerne: "Et nyttig eksempel å vurdere er Saturn: i gjennomsnitt over sesongen, hvis en ekstern observatør målte Saturns størrelse under transport uten å gjøre rede for ringer, ville de undervurdert dens virkelige tetthet med omtrent en faktor på to."
De bygde på det tankeeksperimentet med et faktisk eksperiment, eller simulering. Forskerne simulerte en ringet planet som passerte foran Solen, og hvordan det ville se ut for en fjern astronom med de kraftige observasjonsinstrumentene. De studerte også materialtypene i ringene som ville påvirke observasjonene.
Resultatene var blandede. I følge deres arbeid kan ringer forklare noen puffplaneter, men ikke alle av dem. I papiret sier de: "Vi finner ut at denne forklaringen fungerer for noen av superpuffene, men for andre har den vanskeligheter." En del av forklaringen på disse resultatene inkluderer de ufattelige spektre av puffplaneter.
I papiret sier forfatterne: "Her vurderer vi om de <puffplaneter> kan ha store utledte radier fordi de faktisk er ringet. Dette vil naturlig nok forklare hvorfor super-puffs så langt bare har vist ufattelige transitt-spektre. ” Normalt vil en exoplanet ha et spektre, men med ringer er det ingen.
Forfatterne fortsetter: ”Vi finner ut at denne hypotesen kan fungere i noen tilfeller, men ikke alle. Superpuffenes nærhet til foreldrestjernene nødvendiggjør ringer med en steinete enn isete komposisjon. ” Det setter igjen en grense for radiene til selve ringene.
Og grensen på radiene betyr at ringer kan forklare noen puffplaneter, men ikke alle av dem. I følge papiret “gjør det det utfordrende å forklare den store størrelsen på Kepler 51b, 51c, 51d og 79d, med mindre ringene er sammensatt av porøst materiale.” De tre Kepler 51-planetene er alle puffplaneter, og de er de tre med de lavest kjente tetthetene. Selv om de alle er planeter i størrelse med Jupiter, er massene bare noen få ganger større enn Jorden.
I en pressemelding forklarte medforfatter Piro det på denne måten: “Disse planetene har en tendens til å gå i bane i nærheten av vertsstjernene, noe som betyr at ringene måtte være steinete i stedet for isete. Men steinete ringradier kan bare være så store, med mindre steinen er veldig porøs, så ikke alle superpuffer vil passe til disse begrensningene. ”
Materialet som utgjør en steinring kan bare være så tett, og kan bare utgjøre ringer av en viss størrelse. Hvis den er for tett og for fjern fra planeten, vil den kombinere i satellitter i stedet.
Forskerparet sier at minst tre observerte puffplaneter sannsynligvis kan forklares med ringer: Kepler 87c og 177c samt HIP 41378f. Kepler 87c er like stor som Neptun, men den er bare rundt 6,4 ganger så massiv som Jorden. De to andre på listen deres har et lignende avvik mellom størrelse og masse.
Dessverre, som mange spørsmål innen astronomi, har vi ikke observasjonsstyrken til å finne ut om denne forskningen er nøyaktig. Jordobservasjoner har kommet nær for lyse mål, men vertsstjernene for kjente puffplaneter er for svake. (Det eneste unntaket er HIP 41278 f, som ble kunngjort som en ny puffplanet da forfatterparet fullførte denne artikkelen.) Vi må også, som andre andre temaer innen astronomi, vente til James Webb romteleskopet skal belyse litt lys på problemet. Ingen nåværende observasjonsanlegg er i stand til å oppdage ringer rundt eksoplaneter.
Hvis noen av disse eksoplanettene bekreftes å ha ringer, vil det være en viktig utvikling. Jeg vil gi astronomer en mye bedre forståelse av hvordan planetariske systemer dannet seg, og hvordan de utviklet seg.
Mer:
- Pressemelding: Hva om mystiske planter om “bomullsgodteri” faktisk sportsringer?
- Forskningsartikkel: Undersøk om superpuffer kan forklares som ringede eksoplaneter
- Space Magazine: Er "Alien Megastructure" rundt Tabby's Star faktisk en ringet gassgigant?
