Der er en type exoplanet, som astronomer nogle gange omtaler som planter til bomuldsgodteri eller super-puffs. De er mystiske, fordi deres masser ikke stemmer overens med deres ekstremt store radier. De to egenskaber indebærer en planet med en ekstremt lav tæthed.
I vores solsystem er der intet som dem, og det har været forundrende at finde dem i fjerne solsystemer. Nu kunne et par astronomer have fundet det ud.
Astronomerne er Anthony Piro fra Carnegie University og Shreyas Vissapragada på Caltech. Deres papir er titlen "Undersøgelse af om super-puffs kan forklares som ringede eksoplaneter." Det er offentliggjort i The Astronomical Journal.
”Vi begyndte at tænke, hvad nu hvis disse planeter overhovedet ikke er luftige som bomuldsgodteri,” sagde Piro i en pressemeddelelse. ”Hvad hvis superpufferne virker så store, fordi de faktisk er omgivet af ringe?”
Planetjægere har fundet over 4.000 bekræftede exoplaneter. Med omhyggelig observation kan astronomer begrænse exoplanetegenskaber som tæthed, masse, størrelse og selvom de befinder sig i deres stjernes beboelige zone. Men der er ingen reel måde at bestemme, om disse fjerne objekter har ringe.
Det ville være overraskende, hvis ingen gjorde det. Alle gasgiganter og isgiganter i vores solsystem har ringe, selvom kun Saturns let kan ses.
Hovedparten af exoplaneter opdages ved hjælp af transitmetoden. Det indebærer omhyggeligt at observere en planet, når den passerer mellem dens værtstjerne og os. Baseret på den lille dukkert i stjernelys, som planetens transit forårsager, kan astronomer registrere en planet. Det er også, hvordan de bestemmer en planets andre egenskaber sammen med at se, når stjernen vugger som svar på planetens bevægelse.
Men transitmetoden kan ikke fortælle astronomer, hvis en planet har ringe. I et tankeeksperiment spekulerede astronomerne på, hvordan planeter som Saturn ville se ud for en fjern iagttager.
”Vi begyndte at undre os, hvis du skulle se tilbage på os fra en fjern verden, ville du genkende Saturn som en ringet planet, eller ville det synes at være en puffet planet for en fremmed astronom?” Spurgte Vissapragada.
I deres papir siger forskerne "Et nyttigt eksempel at overveje er Saturn: i gennemsnit i løbet af sæsonen, hvis en ekstern observatør målte Saturns størrelse i transit uden at redegøre for ringe, ville de undervurdere dens sande tæthed med cirka en faktor på to."
De byggede på det tankeeksperiment med et faktisk eksperiment eller simulering. Forskerne simulerede en ringet planet, der passerer foran Solen, og hvordan det ville se ud for en fjern astronom med de kraftfulde observationsinstrumenter. De studerede også de typer materialer i ringe, der ville påvirke observationer.
Resultaterne blev blandet. I henhold til deres arbejde kan ringe forklare nogle puffeplaneter, men ikke dem alle. I deres papir siger de: ”Vi finder ud af, at denne forklaring fungerer for nogle af superpustene, men for andre har den vanskeligheder.” En del af forklaringen på disse resultater inkluderer de uformelle spektre af puffeplaneter.
I deres papir siger forfatterne "Her overvejer vi, om de <puffeplaneter> kunne have store afledte radier, fordi de faktisk er ringet. Dette vil naturligvis forklare, hvorfor super-puffs hidtil kun har vist uovertrufne transitspektre. Normalt vil en exoplanet have et spektre, men med ringe er der ingen.
Forfatterne fortsætter: ”Vi finder ud af, at denne hypotese kan fungere i nogle tilfælde, men ikke alle. Superpuffernes tæt på deres forældre stjerner kræver ringe med en klippetegnet snarere end iskald komposition. ” Det sætter igen en grænse for ringenes radier i sig selv.
Og grænsen på radier betyder, at ringe kunne forklare nogle puffeplaneter, men ikke alle. Ifølge papiret “gør det det udfordrende at forklare den store størrelse af Kepler 51b, 51c, 51d og 79d, medmindre ringene er sammensat af porøst materiale.” De tre Kepler 51-planeter er alle puffeplaneter, og de er de tre med de lavest kendte tætheder. Selvom de alle er planeter i størrelse med Jupiter, er deres masser kun et par gange større end Jordens.
I en pressemeddelelse forklarede medforfatter Piro det på denne måde: ”Disse planeter har en tendens til at bane i nærheden af deres værtsstjerner, hvilket betyder, at ringene skulle være stenede snarere end iskolde. Men stenede ringradier kan kun være så store, medmindre klippen er meget porøs, så ikke alle super-pust ville passe til disse begrænsninger. ”
Materialet, der udgør en stenet ring, kan kun være så tæt og kan kun udgøre ringe af en bestemt størrelse. Hvis det er for tæt og for langt fra planeten, vil det i stedet kombineres til satellitter.
Forskerparet siger, at mindst tre observerede skylleplaneter sandsynligvis kan forklares med ringe: Kepler 87c og 177c samt HIP 41378f. Kepler 87c er lige så stor som Neptun, men alligevel er den kun ca. 6,4 gange så massiv som Jorden. De to andre på deres liste har en lignende forskel mellem størrelse og masse.
Desværre har vi som mange spørgsmål inden for astronomi ikke den observerende magt til at finde ud af, om denne forskning er nøjagtig. Jordobservationer er kommet tæt på lyse mål, men værtsstjernerne for kendte puffplaneter er for svage. (Den eneste undtagelse er HIP 41278 f, der blev annonceret som en ny puffplanet, da forfatterparet afsluttede dette dokument.) Vi må ligesom andre spørgsmål inden for astronomi vente på, at James Webb Space Telescope skal kaste lys over problemet. Ingen aktuelle observationsfaciliteter er i stand til at detektere ringe omkring eksoplaneter.
Hvis nogen af disse eksoplaneter bekræftes at have ringe, vil det være en vigtig udvikling. Jeg vil give astronomer en meget bedre forståelse af, hvordan planetariske systemer dannede sig, og hvordan de udviklede sig.
Mere:
- Pressemeddelelse: Hvad hvis mystiske planter med “bomuldssucces” faktisk sportsringe?
- Forskningsartikel: Undersøgelse af om superpuffer kan forklares som ringede eksoplaneter
- Space Magazine: Er "Alien Megastructure" omkring Tabby's Star faktisk en ringet gasgigant?
