Bir sanatçının şişkin atmosfere sahip bir dış gezegen görüntüsü.
(Resim: © NASA)
Görünen o ki, dış gezegenler devlet fuarına bir yolculuk kadar tatlı olabilir: NASA'nın Kepler Uzay Teleskobu tarafından keşfedilen iki dünya, pamuk şeker paketiyle yaklaşık aynı yoğunluğa sahip. Sadece yaklaşık 500 milyon yaşında genç bir yıldızın etrafında dönen iki gezegen, dünyadaki kütlenin 10 katından daha az bir ağırlığa sahip olmalarına rağmen, neredeyse gaz devleri kadar geniş yeni doğan dünyalarıdır.
NASA'nın Hubble Uzay Teleskobu'nu kullanarak araştırmacılar, Kepler-51b ve Kepler-51d olarak bilinen iki "lezzetli" dünyanın izlemini yaptılar. Dünyaların şişirilmiş atmosferinin büyük olasılıkla yüzeylerinin üzerinde uzanan bir pus içerdiğini buldular. Dünyaların genişletilmiş atmosferleri, onları nadir bir gezegen dışı gezegen, süper puf sınıfına yerleştirdi.
"Bunlar bugüne kadarki en düşük yoğunluklu dış gezegenler," dedi Jessica Roberts geçen ay. Denver'daki Amerikan Astronomi Derneği'nin 232. altı aylık toplantısında ön sonuçları sundu. Colorado Üniversitesi, Boulder'da yüksek lisans öğrencisi olan Roberts, gezegenler için Dünya benzeri bir karşılaştırmaya yardımcı oldu. Süper ponponlar için alışılmadık bir analog buldu - tatlı bir tedavi. [2017'nin En İlginç Yabancı Gezegen Keşifleri]
"Pamuk şekerden yapılmış dev gezegenleri resmetmeni istiyorum," dedi.
"Gerçekten kabarık Titanlar"
2011'de Kepler, genç yıldız Kepler 51'in etrafında dönen düşük yoğunluklu bir dünya gördü; daha sonraki çalışmalar gezegenin iki kardeşi olduğunu doğruladı. Üç gezegenin de şişkin bir atmosferi var ve ilk gözlemler düşük yoğunluklarını önerdi.
Süper ponponlar, şişirilmiş ortamların çalışılmasının diğer dünyalardaki daha yerleşik atmosferlerden daha kolay olacağından şüphelenen Boulder'ın Boulder, doktora danışmanı Zachory Berta-Thompson'ın dikkatini çekti. Birkaç meslektaşıyla birlikte, bilim adamları, çiftleri yıldızları ve Dünya arasında iki kez geçerken, 51b ve 51d atmosferlerinin kimyasını incelemek için Hubble'ı kullandılar. Üçüncü dünya, 51c, sadece atmosferini gizli tutan sistem güneşinin kenarını kırptı ve bu nedenle yeni çalışmanın bir parçası değildi.
Araştırmacılar, her iki gezegenin atmosfere aerosol adı verilen küçük parçacıklara işaret eden bir sinyal ürettiğini buldular. Bu aerosoller büyük bulut bankaları tarafından oluşturulabilir veya gezegeni çevreleyen bir sisin işareti olabilir.
Roberts, "En iyi tahminimiz, bir tür bulut yoğunlaşmasıyla uğraşmamamızdır." Dedi. "Muhtemelen uğraştığımız şey, ne yapıldığını bilmediğimiz bir tür fotokimyasal pus."
Güneş sisteminde, Satürn'ün en büyük ayı Titan, hidrokarbonlardan, büyük olasılıkla metan ve etandan oluşan bir pus tabakasının egemen olduğu tek kişidir. Büyük ay, pusun genişletilmiş bir versiyonunu taşıyabilecek süper ponponlara ilişkin içgörü sağlayabilir.
“Gerçekten kabarık Titanlara bakabiliriz,” dedi Roberts. [Alacakaranlık Pus Satürn'ün büyük Moon Titan muhteşem Cassini fotoğraf üzerinde parlar]
Pamuk şeker gezegenleri
Bir gezegenin yoğunluğunu hesaplamak lise fiziğine dönüş gerektirir. Bir cismin yoğunluğu kütlesinin hacmine bölümüdür; hacim yarıçapı ile belirlenir. Hubble'ın kesin ölçümleri, araştırmacıların dış gezegenlerin kütlesini daha iyi sınırlamalarına yardımcı oldu. Bilim adamları yarıçaplarını ve dolayısıyla hacimlerini bulmak için gezegenin büyüklüğünü yıldızıyla karşılaştırırlar. Yıldız hakkında bilinenleri tekrar gözden geçirerek, Roberts ve meslektaşları daha kesin bir yarıçap belirleyebildiler.
Kepler-51b, Dünya'nın yaklaşık iki katı bir kütleye ve yaklaşık yedi kat daha büyük bir yarıçapa sahiptir ve her 45 günde bir yıldızının yörüngesindedir. 130 günlük yörüngesiyle Kepler-51d, gezegenimizin yaklaşık on katı yarıçapa sahip Dünya'dan yaklaşık 7,5 kat daha büyüktür. Üçüncü kardeş Kepler-51c, yıldızın etrafında dolaşmak için 85 gün sürüyor ve Dünya yarıçapının dört katına sahip.
Güncellenmiş kütleyi revize yarıçapla birleştirerek, araştırmacılar gezegenlerin yoğunluğunun santimetre küp başına 0.03 gram ila 0.06 gram arasında olduğunu hesaplayabilirler. Bu, güneş sisteminin en az yoğun gezegeni olan Satürn'ün onuncu yoğunluğu ve yeterince büyük bir küvet bulabilirseniz suda yüzen bir gezegen.
Bunun gerçek dünya açısından ne anlama geleceğini bulmak biraz daha fazla iş gerektirecek, ancak Roberts kararlıydı.
İlk düşüncesi marshmallow'du. Mikrodalgada bir parti eridi, ancak beyaz ikramların hala çok yoğun olduğunu buldu.
"Bu sadece korkunç bir karışıklıktı," dedi Space.com'a.
Pamuk şeker kesintileri için bir markete gitti ve pamuk şeker kapları satın aldı. Taze sıkılmış malzeme yeterince yoğun değildi, ancak hazır ambalajlı küvetlerin çalışabileceğini umuyordu. Kabın hacmini ölçtü ve süper puflar için yakın bir eşleşme olan yoğunluğunu hesaplamak için malzemeyi tarttı.
Roberts, "Bu küvetleri çok aldım, [kasiyer] gibiydi, pamuk şeker hayranı olmalısın” dedi.
"Bilim gibiydim."
Genç gezegenler
Bu dünyalar neden bu kadar yoğundur? Roberts gençlerinin anahtar rol oynayabileceğini düşünüyor. Bir dünya inşa etmek için tozlar ve kayalar çarpışırken gezegenler oluşur. Kayalık çekirdek yeterince büyük olduğunda, yerçekimi bir atmosfer yaratmak için daha hafif gaz çeker.
Modele göre, sistemlerinin kar çizgisinin dışında oluşan üç süper puf, gazın buza yoğunlaşacak kadar soğuk olduğu merkezi yıldızların etrafında görünmez sınır. Gezegenler daha sonra içe doğru göç ederek mevcut yörüngelerine ulaştı. Sıcak yıldıza yaklaştıkça buzları eridi ve şişmeye başlayan gazlı bir atmosfer yarattı.
Gezegenler onları oluşturan çarpışmalardan ısınırken, zamanla soğumaya başlayarak malzemenin daralmasına neden olurlar. Aynı zamanda, yıldız rüzgarları atmosferinin bir kısmını çıkarır. Roberts'a göre, modeller önümüzdeki 5 milyar yıl içinde, Dünya'dan biraz daha eski olduğunda, 51b'nin tipik bir Neptün gezegeni gibi görüneceğini öne sürüyor. Yıldızdan daha uzak olduğu için, "51d muhtemelen biraz tuhaf olacak, çünkü atmosferinin büyük bir kısmının çıkarılmaması" dedi.
“Birkaç milyar yıl içinde bu gezegenleri şimdi olduğundan daha küçük göreceğiz” dedi Roberts.
Roberts, süper ponponlardan birinin üzerinde durabilseydiniz (kayalık bir yüzeye sahip olduğu varsayılarak), atmosferin basıncı muhtemelen ezici bir şekilde yüksek olurdu, dedi. Basıncın daha düşük olacağı atmosferde daha yükseklerde yüzmek daha iyi olur diye ekledi.
Yaşamının başlarında, Dünya muhtemelen kendi şişirilmiş atmosferini övdü, ancak muhtemelen çok hızlı bir şekilde kaybetti.
Bilim adamları araştırmalarını bu yaz yayınlanmak üzere sunmayı planlıyorlar.
Şimdi sadece mavi, pembe, mor veya yeşil gibi pamuk şeker renklerini sporlamak için tatlı dünyalara ihtiyacımız var!
