Koristeći svemirski teleskop James Webb (JWST), astronomi su otkrili četvrti svijet u neobičnom sistemu ultralakih "super puff (mekanih)" planeta.
Novi ekstrasolarni planet ili "egzoplanet" otkriven je oko zvijezde Kepler-51 nalik suncu, udaljene oko 2615 svjetlosnih godina u sazviježđu Labuda.
Zanimljivo, novi svijet, označen Kepler-51e, nije samo četvrti egzoplanet pronađen u orbiti oko ove zvijezde; svi ti drugi svjetovi su planeti poput šećerne vune. To znači da bi ovo mogao biti cijeli sistem nekih od najlakših planeta ikada otkrivenih.
"Super lisnati planeti vrlo su neobični po tome što imaju vrlo malu masu i nisku gustoću", rekla je članica tima Jessica Libby-Roberts iz Penn State Centra za egzoplanete i nastanjive svjetove u izjavi. "Tri ranije poznata planeta koja kruže oko zvijezde, Kepler-51, otprilike su veličine Saturna, ali samo nekoliko puta veće mase od Zemlje, što rezultira gustoćom poput šećerne vune."
Libby-Roberts je dodala da tim teoretizira da ovi planeti od šećerne vune imaju sićušne jezgre i ogromne, pufaste atmosfere od vodika ili helija.
"Kako su ti čudni planeti nastali i kako njihove atmosfere nisu otpuhane intenzivnim zračenjem njihove mlade zvijezde, ostaje misterij", dodala je. "Planirali smo koristiti JWST za proučavanje jednog od ovih planeta kako bismo odgovorili na ova pitanja, ali sada moramo objasniti četvrti planet male mase u sustavu!"
Kepler-51: 'Slatki zvjezdani sistem'
Četvrti stanar ovog čudnog planetarnog sustava otkriven je kada je tim predvođen istraživačima sa sveučilišta Penn State i Osaka krenuo istraživati svojstva njegovog laganog brata, Keplera-51d.
Tim je bio šokiran kada se činilo da Kepler-51d prelazi preko lica svoje matične zvijezde, ili je napravio tranzit, dva sata prije rasporeda.
Tranziti su korisni astronomima jer kada svjetlost zvijezda struji kroz atmosferu planeta, različiti elementi u toj atmosferi apsorbiraju svjetlost na karakterističnim valnim dužinama. To znači da ostavljaju svoj "otisak prsta", omogućujući astronomima da odrede sastav atmosfere, među ostalim karakteristikama planeta, analizom valnih duljina detektirane svjetlosti, piše Space.com.
Astronomi su navikli da planeti prolaze nekoliko minuta ranije ili nekoliko minuta kasne, a izračuni tima bili su nesigurni 15 minuta. Međutim, to ne može objasniti pogrešku od dva sata.
Očekivali su tranzit Keplera-51d u 2 sata ujutro EDT u junu 2023. nakon što su uspješno upotrijebili svoj model tri planeta za predviđanje tranzita Kepler-51d u maju 2023. Istraživači su se pripremili za promatranje događaja s JWST-om i zvjezdarnicom Apache Point (APO) teleskop. Bili su šokirani kada se tranzit nije dogodio prema predviđanjima, vratili su se svojim podacima i otkrili da se već dogodio.
"Hvala bogu da smo počeli promatrati nekoliko sati ranije kako bismo postavili osnovnu liniju jer su došla 2 ujutro, zatim 3, a još uvijek nismo primijetili promjenu sjaja zvijezde s APO-om", rekla je Libby-Roberts. "Nakon mahnitog ponovnog pokretanja naših modela i pažljivog proučavanja podataka, otkrili smo lagani pad u zvjezdanom sjaju odmah kad smo počeli promatrati s APO-om, što je na kraju bio početak tranzita — 2 sata ranije, što je znatno više od 15- minutni prozor neizvjesnosti naših modela!"
Okrećući se arhivskim podacima iz svemirskih i zemaljskih teleskopa kako bi objasnili zašto su skoro propustili tranzit s JWST-om, tim je otkrio da je najbolje objašnjenje prisutnost dosad neotkrivenog svijeta.
"Bili smo stvarno zbunjeni ranom pojavom Keplera-51d i nikakva količina finog podešavanja modela tri planeta ne bi mogla objasniti tako veliku razliku", član tima i izvanredni profesor znanosti o zemlji i svemiru na Sveučilištu Osaka Kento Masuda rekao je. "Samo dodavanje četvrtog planeta objašnjava ovu razliku. Ovo označava prvi planet otkriven varijacijama vremena tranzita pomoću JWST-a."
Ovaj svijet utječe na orbite drugih planeta u sustavu, uključujući Kepler-51d, što objašnjava zašto je bilo rano za njegov tranzit.
"Proveli smo ono što se naziva 'grubom silom' pretraživanja, testirajući mnoge različite kombinacije svojstava planeta kako bismo pronašli model četiri planeta koji objašnjava sve podatke o tranzitu prikupljene u proteklih 14 godina", objasnio je Masuda. "Otkrili smo da je signal najbolje objašnjen ako Kepler-51e ima masu sličnu ostalim trima planetima i prati prilično kružnu orbitu od oko 264 dana - nešto što bismo očekivali na temelju drugih planetarnih sustava.
"Druga moguća rješenja koja smo pronašli uključuju masivniji planet na široj orbiti, iako mislimo da je to manje vjerovatno."
Kako zvijezda skuplja planete od šećerne vune?
Kad je tim prilagodio svoje modele sustava Kepler-51 za novi planet, također su morali smanjiti očekivane mase njegovih drugih planeta.
To također utječe na teorije o drugim svojstvima ovih planeta i kako je tako neobičan planetarni sustav mogao nastati. Istraživačima je potrebno da Kepler-51e prođe kroz svoju zvijezdu prije nego što mogu potvrditi da je to super lisnati planet.
"Super puff planeti su prilično rijetki, a kada se dogode, obično su jedini u planetarnom sustavu," rekla je Libby-Roberts. "Ako pokušaj objasniti kako su tri super puff planeta nastala u jednom sustavu nije bio dovoljno izazovan , sada moramo objasniti četvrti planet, je li super puff ili ne. A ne možemo isključiti ni dodatne planete u sustavu."
