Den lave tæthed af nogle exoplaneter er bekræftet

Kepler-missionen og dens forlængelse, kaldet K2, opdagede tusindvis af exoplaneter. Den opdagede dem ved hjælp af transitteknikken, måling af dykket i lysintensitet, når en planet i kredsløb bevægede sig hen over dens værtsstjernes overflade set fra Jorden. Transitter kan ikke kun måle omløbsperioden, de kan ofte bestemme størrelsen af ​​exoplaneten ud fra den detaljerede dybde og form af dens transitkurve og værtsstjernens egenskaber. Transitmetoden, imidlertid, måler ikke planetens masse. Radialhastighedsmetoden, derimod som måler en værtsstjernes slingre under tyngdekraften fra en kredsende exoplanet, giver mulighed for måling af dens masse. At kende en planets radius og masse gør det muligt at bestemme dens gennemsnitlige tæthed, og dermed ledetråde til dens sammensætning.

For omkring femten år siden, CfA-astronomer og andre indså, at i planetsystemer med flere planeter, den periodiske gravitationelle slæb fra en planet på en anden vil ændre deres orbitale parametre. Selvom transitmetoden ikke direkte kan måle exoplanetmasser, den kan detektere disse orbitale variationer, og disse kan modelleres til at udlede masser. Kepler har identificeret hundredvis af exoplanetsystemer med transittidsvariationer, og dusinvis er blevet modelleret med succes. Overraskende nok, denne procedure syntes at finde en udbredelse af exoplaneter med meget lave tætheder. Kepler-9 systemet, for eksempel, ser ud til at have to planeter med tætheder på henholdsvis 0,42 og 0,31 gram per kubikcentimeter. (Til sammenligning, den stenede Jords gennemsnitlige tæthed er 5,51 gram per kubikcentimeter, vand er, Per definition, 1,0 gram per kubikcentimeter, og gasgiganten Saturn er 0,69 gram pr. kubikcentimeter.) De slående resultater sår tvivl om en eller flere dele af transittimingsvariationsmetoden og skabte en langvarig bekymring.

CfA astronomer David Charbonneau, David Latham, Mercedes Lopez-Morales, og David Phillips, og deres kolleger testede pålideligheden af ​​metoden ved at måle tætheden af ​​Kepler-9 planeterne ved hjælp af radial hastighedsmetoden, dens to Saturn-lignende planeter er blandt en lille gruppe exoplaneter, hvis masser kan måles (hvis bare knap) med begge teknikker. De brugte HARPS-N-spektrometeret på Telescopio Nazionale Galileo i La Palma i seksten observationsepoker; HARPS-N kan typisk måle hastighedsvariationer med en fejl så lille som omkring 20 miles i timen. Deres resultater bekræfter de meget lave tætheder opnået ved transittiming-metoden, og verificere styrken af ​​transit-variationsmetoden.