Astronomowie stoją przed niewytłumaczalną tajemnicą: trzy egzoplanety o bardzo małej gęstości krążące wokół odległej gwiazdy pozostają ukryte za mgłą tak gęstą, że nawet potężny Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) nie jest w stanie jej przebić. Nazywane „planetami wełny” ze względu na ich wyjątkowo małą gęstość, światy te podważają obecne zrozumienie powstawania planet.
Tajemniczy układ Kepler-51
Planety – Kepler-51b, c i d – znajdują się w odległości 2615 lat świetlnych od nas w układzie czterech planet. Po raz pierwszy zostały odkryte przez kosmiczny teleskop Keplera należący do NASA, który zarejestrował je przechodzące przed gwiazdą. Pomiary rozmiarów i mas planet wykazały anomalię: są one porównywalne pod względem wielkości z Saturnem, ale mają tylko ułamek jego masy.
W szczególności planety 51b, cid mają promienie 7,1, 9 i 9,7 razy większe od Ziemi, podczas gdy ich masy są odpowiednio tylko 3,7, 5,6 i 5,6 razy większe od Ziemi. Dla porównania Saturn ma masę 95 razy większą od Ziemi. Dzięki temu są niezwykle lekkie, a ich gęstość bardziej przypomina watę cukrową niż planety skaliste lub gazowe.
Problem z Haze
Próby analizy atmosfer tych planet za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i JWST zakończyły się niepowodzeniem. Mgła otaczająca Kepler-51d jest tak gęsta, że analiza spektroskopowa oparta na identyfikacji chemicznego odcisku palca cząsteczek w atmosferze nie była jednoznaczna.
„Światło gwiazdy jest filtrowane przez atmosferę planety, zanim dociera do naszych teleskopów” – wyjaśnia Jessica Libby-Roberts z Uniwersytetu w Tampie. „Jeśli spojrzymy na różne długości fal… otrzymamy coś w rodzaju „odcisku palca” atmosfery planety, który ujawnia jej skład”. Jednakże nie pojawił się żaden taki „odcisk palca”, co wskazywałoby, że mgła tłumiła jakiekolwiek sygnały atmosferyczne.
Dlaczego to jest ważne
Istnienie planet o bardzo małej gęstości sieje spustoszenie w obecnych modelach formowania się gazowych gigantów. Gazowe olbrzymy, takie jak Jowisz i Saturn, tworzą się wokół gęstych jąder, które grawitacyjnie ściągają gaz z otaczającego je dysku protoplanetarnego. Wydaje się jednak, że planety w układzie Kepler-51 mają małe jądra i rozdętą atmosferę – połączenie to nie daje się wytłumaczyć.
Układ jest również stosunkowo młody (około 500 milionów lat), co sugeruje, że planety znajdują się w stanie przejściowym. Aktywność gwiazd może pozbawiać zewnętrzne gazy, co oznacza, że te światy mogą nie pozostać długo takie „puszyste”.
Badania przyszłości
Inny zespół analizuje obecnie atmosferę Kepler-51b za pomocą instrumentu NIRSpec należącego do JWST. Jeśli obserwacje te się powiodą, mogą dostarczyć wskazówek na temat pochodzenia wszystkich trzech dziwnych planet w układzie. Tymczasem zagadka „planet waty” pozostaje nierozwiązana, co podkreśla ogromną niewiadomą ukrytą w kosmosie.
Układ Kepler-51 stanowi wyjątkowe wyzwanie dla planetologów: w jaki sposób mogą powstawać gazowe olbrzymy przy tak małej gęstości i tak gęstej atmosferze? Dalsze obserwacje będą miały kluczowe znaczenie dla rozwiązania tej kosmicznej tajemnicy.
