Astronomové odhalili obří planetu nadýchanou jako cukrová vata

WASP-193b, nově objevená exoplaneta, je o 50 % větší než Jupiter, ale sedmkrát méně hmotná, s extrémně nízkou hustotou podobnou cukrové vatě. Objev planety WASP-193b a potvrzený observatořemi v Chile zpochybňuje současné planetární teorie a vyžaduje další studium. Tato exoplaneta je druhou dosud objevenou exoplanetou s nejnižší hustotou.

Mezinárodní tým vedený výzkumníky z EXOTIC Laboratory Univerzity v Lutychu ve spolupráci s MIT a Astrofyzikálním institutem v Andalusii právě objevil WASP-193b, obří planetu s mimořádně nízkou hustotou obíhající kolem vzdálené hvězdy podobné Slunci. Nově objevená planeta, která se nachází přibližně 1200 světelných let od Země, je o 50 % větší než Jupiter, ale sedmkrát méně hmotná. To má za následek extrémně nízkou hustotu srovnatelnou s hustotou cukrové vaty.

„WASP-193b je po exoplanetě Kepler-51d druhou planetou s nejnižší hustotou, která byla dosud objevena. Kepler-51d je však mnohem menší,“ vysvětluje Khalid Barkaoui, výzkumník z ULiège's EXOTIC Laboratory a hlavní autor článku publikovaného v Nature Astronomy. Její extrémně nízká hustota z ní dělá skutečnou anomálii mezi více než pěti tisíci dosud objevenými exoplanetami. Tato extrémně nízká hustota nemůže být reprodukována standardními modely plynných obrů, a to ani za nereálného předpokladu struktury bez jádra.

Počáteční objev a pozorování

Nová planeta byla zpočátku pozorována pomocí Wide Angle Search for Planets (WASP), v rámci mezinárodní spolupráce akademických institucí, které společně provozovaly dvě robotické observatoře, jednu na severní a druhou na jižní polokouli. Každá observatoř používala řadu širokoúhlých kamer k měření jasnosti tisíců jednotlivých hvězd na celé obloze.

V datech pořízených v letech 2006 až 2008 a znovu od roku 2011 do roku 2012 observatoř WASP-South detekovala periodické tranzity neboli poklesy světla hvězdy WASP-193. Astronomové zjistili, že periodické poklesy jasnosti hvězdy byly v souladu s tím, jak planeta prolétá před hvězdou každých 6,25 dne. Vědci měřili množství světla, které planeta blokovala při každém tranzitu, což jim dalo odhad velikosti planety.

Detailní měření a překvapivá hustota

Tým poté použil observatoře TRAPPIST-South a SPECULOOS-South – řízené Michaëlem Gillonem, ředitelem výzkumu FNRS a astrofyzikem v ULiège – umístěné v poušti Atacama v Chile k měření planetárního signálu v různých vlnových délkách a k ověření planetární povahy zákrytového objektu. Nakonec také použili spektroskopická pozorování shromážděná spektrografy HARPS a CORALIE – rovněž umístěné v Chile (ESO) – k měření hmotnosti planety.

K jejich velkému překvapení nashromážděná měření odhalila extrémně nízkou hustotu planety. Její hmotnost, jak vypočítali, byla asi 0,14 hmotnosti Jupitera a velikost 1,5 velikosti Jupitera. Výsledná hustota vyšla asi na 0,059 gramu na centimetr krychlový.

Hustota Jupitera je naproti tomu asi 1,33 gramu na centimetr krychlový; u Země je to 5,51 gramů na centimetr krychlový. Jedním z materiálů, který je hustotou nejbližší nové, nafouklé planetě, je cukrová vata, která má hustotu asi 0,05 gramu na centimetr krychlový.

Záhada složení WASP-193b

„Planeta je tak lehká, že je těžké si představit analogický materiál v pevné fázi,“ říká Julien de Wit, profesor na Massachusetts Institute of Technology (MIT) a spoluautor studie. „Důvod, proč se to blíží cukrové vatě, je ten, že obojí je do značné míry vzduch. Planeta je v podstatě super načechraná.“

Vědci se domnívají, že nová planeta je vytvořena převážně z vodíku a helia, jako většina ostatních plynných obrů. Pro WASP-193b tyto plyny pravděpodobně tvoří ohromně nafouknutou atmosféru, která sahá o desítky tisíc kilometrů dále než vlastní atmosféra Jupitera. Jak přesně se může planeta tak nafouknout, je otázka, na kterou zatím žádná existující teorie vzniku planet nedokáže odpovědět. Určitě to vyžaduje značné uložení energie hluboko do nitra planety, ale detaily mechanismu ještě nejsou pochopeny.

Budoucí výzkum a výzvy

„Nevíme, kam zařadit tuto planetu ve všech teoriích formování, které právě teď máme, protože je ze všech nevíce odlišná. Nedokážeme vysvětlit, jak tato planeta vznikla. Bližší pohled na její atmosféru nám umožní vymezit evoluční cestu této planety,“ dodává Francisco Pozuelos, astronom z Instituto de Astrofisica de Andalucia (IAA-CSIC, Granada, Španělsko).

„WASP-193b je vesmírná záhada. Její vyřešení bude vyžadovat další pozorovací a teoretické práce, zejména měření její atmosférických vlastností vesmírným dalekohledem JWST a konfrontaci s různými teoretickými mechanismy, které mohou vést k tak extrémní inflaci,“ uzavírá Khalid Barkaoui.

Zdroj: https://scitechdaily.com/astronomers-uncover-a-baffling-cosmic-mystery-a-giant-planet-as-fluffy-as-cotton-candy/ a https://www.sci.news/astronomy/cotton-candy-exoplanet-wasp-107b-12948.html

autor: František Martinek