W miarę odkrywania coraz większej liczby egzoplanet w Drodze Mlecznej – ich liczba jest już w tysiącach – astronomowie odkrywają dziwne obiekty, których nie ma w Układzie Słonecznym.
Jednym z takich zjawisk są dziwnie „puszyste” planety – wielkości gazowego giganta, ale znacznie mniej masywne.
Jak dokładnie te planety mogły istnieć, było tajemnicą dla astronomów. W skrajnych przypadkach masa takiej planety może być mniejsza niż jeden procent masy gazowego olbrzyma o podobnej wielkości.
Teraz naukowcy doszli do nowego wyjaśnienia: a jeśli w rzeczywistości są to mniejsze planety z gigantycznymi pierścieniami?
Może to rozwiązać niektóre dziwne aspekty takich planet, a także pomóc nam znaleźć cechę, która do tej pory okazała się nieuchwytna na egzoplanetach: pierścienie planetarne.
„Zasadniczo pierścienie powinny być wykrywane za pomocą szczegółowych fotometrycznych lub spektroskopowych zmian w transporcie. Trudność polega na tym, że takie sygnały są nieuchwytne i trudne do wykrycia w obecnych danych ”- piszą naukowcy w artykule.
„Oczywiście, wciąż jest wiele rzeczy, których nie wiemy o pierścieniach egzoplanet”.
Super-pulchne egzoplanety są wykrywane metodą tranzytową. To tutaj teleskop bada gwiazdę w czasie, szukając regularnych spadków światła gwiazdy. Jeśli zapady występują na tej samej głębokości i w tym samym odstępie czasu między nimi, możemy podsumować – egzoplaneta.
Ilość światła, którą przepuszcza gwiazda, może być następnie wykorzystana do obliczenia fizycznego rozmiaru określonej egzoplanety. Inną metodę można zastosować do obliczenia masy egzoplanety – kiedy planety krążą wokół swoich gwiazd, w rzeczywistości wywierają swój własny wpływ grawitacyjny, powodując lekkie kołysanie gwiazdy. Wielkość tego poruszenia zależy od masy planety.
Ponieważ wiele planet w Układzie Słonecznym ma pierścienie, oczywiste jest, że wiele egzoplanet ma również pierścienie. Ale zwykle patrzymy na te obiekty z odległości wielu lat świetlnych i przez większość czasu nie możemy bezpośrednio zobaczyć planet – więc wykrycie pierścieni wydaje się niemożliwe. Albo nie?
„Zaczęliśmy się zastanawiać, czy spojrzałeś na nas z odległego świata, czy rozpoznałbyś Saturna jako planetę z pierścieniami, czy też byłaby to pulchna planeta dla obcego astronoma?” – pyta Shreyasa Vissapragada z Caltech.
W następnym kroku astronomowie zajęli się symulacjami, aby sprawdzić, czy pierścienie mogą wyjaśnić rozmiar znanych planet superpuchniętych. Dla niektórych odpowiedź brzmiała: tak. Ale nie wszystko.
„Te planety mają tendencję do orbitowania w bliskiej odległości od swoich gwiazd, co oznacza, że pierścienie powinny być raczej skaliste niż lodowe” – powiedział Piro. „Ale promienie skalistych pierścieni mogą być tak duże, chyba że skała jest bardzo porowata, więc nie każda planeta spełnia te ograniczenia”.
Planeta musi zostać spłaszczona do bardziej owalnego kształtu, aby pierścienie nie uległy deformacji; Saturn jest najbardziej płaską planetą w Układzie Słonecznym ze względu na dużą prędkość obrotową. Egzoplanety, które są pływowo przymocowane do swojej gwiazdy – to znaczy ich rotacja ma taki sam okres jak ich orbita – mogą obracać się zbyt wolno, aby utworzyć taki kształt.
Biorąc pod uwagę te ograniczenia, niektóre egzoplanety okazały się dobrymi kandydatami na pierścienie. Kepler 87c i Kepler 117c są większe od Neptuna, ale ich masy są odpowiednio tylko 6,4 i 7,5 razy większe od masy Ziemi, co czyni je naprawdę niską gęstością.
„Potwierdzenie obecności skalistych pierścieni w niektórych przypadkach będzie nie tylko niesamowitym nowym odkryciem, ale także dostarczy ważnych informacji o tych planetach” – napisali naukowcy w swoim artykule.
Badanie zostało opublikowane w Astronomical Journal.
Źródła: Zdjęcie: Robin Dienel / Carnegie Institution for Science
