Exoplaneetalla, joka tunnetaan nimellä Kepler-51d, on erittäin paksu sumukerros, josta on tullut suurin este Telescópio Espacial James Webb:n viimeaikaisissa havainnoissa. Localizado noin 2 615 valovuoden päässä Terra:stä, Cisne:n tähdistössä, planeetta kiertää Sol:n kaltaista tähteä, jonka ikä on arvioitu 500 miljoonaa vuotta. Sumu esti ilmakehän kemialliset allekirjoitukset, mikä esti tutkijoita tunnistamasta tiettyjä elementtejä ja ymmärtämästä paremmin niiden epätavallista muodostumista.
Universidade Estadual Pensilvânia:n tutkijat johtivat tutkimusta, jossa analysoitiin tähtien valoa sen kulkiessa planeetan ilmakehän läpi kuljetuksen aikana. Tiedot osoittivat kallistettua lähetysspektriä, jossa ei ollut juuri mitään erityisiä piirteitä aallonpituuksilla 0,6 – 5,3 mikronia, jotka on otettu NIRSpec-PRISM-instrumentilla. Essa-kaltevuus osoittaa aerosolihiukkasten esiintymisen korkeissa korkeuksissa, jotka sirottavat ja absorboivat valoa tehokkaasti.
Kepler-51d on osa harvinaista tähtijärjestelmää, jonka planeetat luokitellaan “superpuhujiksi” tai superpaisuneiksi. Esses-maailmat ovat kooltaan verrattavissa kaasujättiläisten, kuten Saturno, kokoihin, mutta niiden massat ovat erittäin pienet, mikä johtaa erittäin pieneen tiheyteen. Kepler-51d:n tapauksessa tiheys saavuttaa noin 0,038 g/cm³, joka on samanlainen kuin hattara, jonka säde on noin 9,32 Maan sädettä ja massa 5,6 Maan massaa.
Sumukerros estää kemiallisen analyysin
Havaitun sameuden paksuus voi ulottua asteikolla, joka on verrattavissa säteeseen Terra, joka edustaa yhtä suurimmista planeettojen ilmakehässä havaituista ennätyksistä. Submikrometri Partículas, mahdollisesti samanlainen kuin kuussa Titã Saturno löytyvät toliinit, muodostaa kerroksen paineissa 1-100 mikrobaria.
Ilmakehän palautusmallit ja eteenpäin suuntautuvat simulaatiot osoittavat alhaisen metallipitoisuuden ilmakehää, jota hallitsevat vety ja helium. Selkeiden absorptioiden puuttuminen metaanissa, vedessä tai muissa yhdisteissä vahvistaa hypoteesia, että sameus toimii läpinäkymättömänä verhona.
Tiedemiehet ovat harkinneet vaihtoehtoja, kuten kallistuneiden renkaiden läsnäoloa planeetan ympärillä. Tämä kokoonpano olisi kuitenkin lyhytikäinen, arviolta noin 0,1 miljoonaa vuotta, mikä tekee siitä epätodennäköisemmän selittävän nykyisiä havaintoja.
Erittäin paisuneen planeetan ainutlaatuisia piirteitä
Kepler-51d kiertää suhteellisen lähellä tähteään, jakson aikana noin 130 päivää ja tasapainolämpötilan ollessa lähellä 350 K.
Matala tiheys haastaa perinteiset planeettojen muodostumismallit. Hipóteses sisältää massiivisia vedyn ja heliumin verhoja, jotka edustavat yli 30 % nuorten planeettojen kokonaismassasta tai ilmakehän inflaatioprosesseista.
Kepler-51-järjestelmä sisältää kaksi muuta ohimenevää superpuffplaneettaa ja neljännen ei-transientin pienimassaisen planeetan, jotka tunnistetaan kulkuajan vaihteluista. Essas gravitaatiovuorovaikutusta auttoi tarkentamaan kiertoradan mittauksia.
Aiemmat havainnot ja tutkimuksen kehitys
Telescópio Espacial Hubble:n tiedot, jotka on kerätty lähellä infrapunaa aallonpituuksilla, osoittivat jo merkkejä sameudesta, mutta kattavuus oli rajoitettu. James Webb laajensi spektrialuetta, mikä vahvisti odotettua laajemman ja tiheämmän kerroksen olemassaolon.
Isäntätähti, nuori G-kääpiö, osoittaa tähtiaktiivisuutta, jonka lämpötila on korkeampi kuin Sol. Pistepeitto Frações vaihtelee 0,1 % ja 10 % välillä oletettujen parametrien mukaan, mutta ei selitä spektrissä havaittua jyrkkyyttä.
Hypoteesit koostumuksesta ja muodostumisesta
Sumun koostumus voi sisältää toliini-, noki- tai rikkiyhdisteitä, joiden hiukkaskoot vaihtelevat submikrometreistä muutamaan mikrometriin. Heikko metaanin havaitseminen ppb-tasoilla viittaa mahdolliseen vapautumiseen sisätiloista, mutta se ei edusta kokonaismäärää.
Tutkijat korostavat, että pidemmillä aallonpituuksilla tehdyt havainnot James Webb:n MIRI:n kaltaisilla instrumenteilla voisivat paremmin kartoittaa sameuden laajuuden tai havaita materiaaleja hypoteettisissa renkaissa. Até tällä hetkellä sameus on hallitseva selitys tasaiselle spektrille.
Tutkimus vahvistaa Kepler-51-järjestelmän ainutlaatuisuutta tunnettujen joukossa, ja useat matalatiheyksiset planeetat haastavat nykyiset teoriat.