Astronomer opdager WASP-193b, en gigantisk planet med en tæthed svarende til bomuld slik

Et internationalt hold ledet af forskere fra EXOTIC Laboratory ved University of Liège, i samarbejde med MIT og Astrophysics Institute i Andalusien, har netop opdaget WASP-193b, en ekstraordinært lavdensitets gigantisk planet, der kredser om en fjern sollignende stjerne.

Denne nye planet, der ligger 1.200 lysår fra Jorden, er 50 % større end Jupiter, men syv gange mindre massiv, hvilket giver den en ekstremt lav massefylde, der kan sammenlignes med bomuldsbolkens.

"WASP-193b er den anden mindst tætte planet, der er opdaget til dato, efter Kepler-51d, som er meget mindre," forklarer Khalid Barkaoui, en postdoktor ved ULièges EXOTIC Laboratory og førsteforfatter til artiklen offentliggjort i Nature Astronomy .

"Den ekstremt lave tæthed gør den til en reel anomali blandt de mere end fem tusinde exoplaneter, der er opdaget til dato. Denne ekstremt lave tæthed kan ikke reproduceres af standardmodeller af bestrålede gasgiganter, selv under den urealistiske antagelse om en kerneløs struktur."

Den nye planet blev oprindeligt opdaget af Wide Angle Search for Planets (WASP), et internationalt samarbejde mellem akademiske institutioner, der tilsammen drev to robotobservatorier, det ene på den nordlige halvkugle og det andet i syd. Hvert observatorium brugte en række vidvinkelkameraer til at måle lysstyrken af ​​tusindvis af individuelle stjerner på tværs af hele himlen.

I data taget mellem 2006 og 2008, og igen fra 2011 til 2012, opdagede WASP-Syd-observatoriet periodiske transitter, eller fald i lys, fra stjernen WASP-193. Astronomer fastslog, at stjernens periodiske fald i lysstyrke var i overensstemmelse med en planet, der passerede foran stjernen hver 6,25 dag. Forskerne målte mængden af ​​lys, som planeten blokerede ved hver transit, hvilket gav dem et skøn over planetens størrelse.

Holdet brugte dengang TRAPPIST-Syd- og SPECULOOS-Syd-observatorierne - ledet af Michaël Gillon, FNRS forskningsdirektør og astrofysiker ved ULiège - placeret i Atacama-ørkenen i Chile til at måle det planetariske signal i forskellige bølgelængder og til at validere den planetariske natur af formørkende objekt.

Endelig brugte de også spektroskopiske observationer indsamlet af HARPS- og CORALIE-spektrograferne – også placeret i Chile (ESO) – til at måle planetens masse.

Til deres store overraskelse afslørede de akkumulerede målinger en ekstrem lav tæthed for planeten. Dens masse og størrelse, beregnede de, var henholdsvis omkring 0,14 og 1,5 af Jupiter. Den resulterende massefylde kom ud til omkring 0,059 gram pr. kubikcentimeter.

Jupiters tæthed er derimod omkring 1,33 gram pr. kubikcentimeter; og Jorden er en mere væsentlig 5,51 gram per kubikcentimeter. Et af de materialer, der i tæthed er tættest på den nye, hævede planet, er bomuld, som har en densitet på omkring 0,05 gram pr. kubikcentimeter.

"Planeten er så let, at det er svært at tænke på et analogt, solid-state materiale," siger Julien de Wit, professor ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) og medforfatter. "Grunden til, at det er tæt på candy candy, er, fordi begge dele er ret meget luft. Planeten er dybest set super fluffy."

Forskerne formoder, at den nye planet hovedsageligt er lavet af brint og helium, ligesom de fleste andre gasgiganter i galaksen. For WASP-193b danner disse gasser sandsynligvis en enormt oppustet atmosfære, der strækker sig titusindvis af kilometer længere end Jupiters egen atmosfære. Præcis hvordan en planet kan puste så meget op, er et spørgsmål, som ingen eksisterende teori om planetarisk dannelse endnu kan besvare. Det kræver bestemt en betydelig aflejring af energi dybt ind i planetens indre, men detaljerne i mekanismen er endnu ikke forstået.

"Vi ved ikke, hvor vi skal placere denne planet i alle de dannelsesteorier, vi har lige nu, fordi den er en udligger af dem alle. Vi kan ikke forklare, hvordan denne planet blev dannet. At se nærmere på dens atmosfære vil give os mulighed for at begrænse en evolutionær vej for denne planet," tilføjer Francisco Pozuelos, astronom ved Instituto de Astrofisica de Andalucia (IAA-CSIC, Granada, Spanien).

"WASP-193b er et kosmisk mysterium. At løse det vil kræve noget mere observationsmæssigt og teoretisk arbejde, især at måle dets atmosfæriske egenskaber med JWST-rumteleskopet og konfrontere dem med forskellige teoretiske mekanismer, der muligvis resulterer i så ekstrem en inflation," konkluderer Barkaoui.

Flere oplysninger: En udvidet atmosfære med lav tæthed omkring planeten WASP-193 på størrelse med Jupiter b,, Nature Astronomy (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02259-y

Journaloplysninger: Naturastronomi

Leveret af University de Liege