Ένας εξωπλανήτης τόσο ελαφρύς που θεωρητικά θα μπορούσε να επιπλέει στο νερό, ο Kepler-51d, εξακολουθεί να προβληματίζει τους αστρονόμους. Ο πλανήτης κρύβει τα μυστικά του κάτω από ένα στρώμα ομίχλης, το οποίο χαρακτηρίζεται ως το πυκνότερο που έχει παρατηρηθεί ποτέ σε εξωπλανήτη.
σχετικά άρθρα
Η συγκεκριμένη ομίχλη είναι τόσο εκτεταμένη που ακόμη και το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb (JWST) αδυνατεί να τη διαπεράσει. Αυτό αφήνει αναπάντητα ερωτήματα σχετικά με τον τρόπο σχηματισμού αυτού του πλανήτη εξαιρετικά χαμηλής πυκνότητας, καθώς και των δύο «αδελφών» του σωμάτων εντός του ίδιου συστήματος.
Η Jessica Libby-Roberts του Πανεπιστημίου της Τάμπα στη Φλόριντα δήλωσε: «Αυτοί οι πλανήτες εξαιρετικά χαμηλής πυκνότητας είναι σπάνιοι και αψηφούν τη συμβατική κατανόηση για τον σχηματισμό των γιγάντων αερίων. Και αν η εξήγηση για τον σχηματισμό ενός είναι δύσκολη, αυτό το σύστημα έχει τρεις!»
Ο Kepler-51d αποτελεί μέρος ενός συστήματος τεσσάρων πλανητών που περιφέρονται γύρω από ένα νεαρό άστρο, παρόμοιο με τον Ήλιο, σε απόσταση 2.615 ετών φωτός. Η ανακάλυψη των πλανητών έγινε από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Kepler της NASA, το οποίο κατέγραψε τις διελεύσεις τους μπροστά από το άστρο τους.
Με βάση το ποσοστό του φωτός που αποκρύπτεται κατά τη διέλευση, οι επιστήμονες υπολόγισαν το μέγεθος των πλανητών. Οι μεταβολές στον χρόνο διέλευσης, που οφείλονται στις αμοιβαίες βαρυτικές έλξεις, επέτρεψαν την εκτίμηση των μαζών τους. Συγκεκριμένα, οι πλανήτες Kepler-51b, c και d έχουν ακτίνες 7,1, 9 και 9,7 φορές μεγαλύτερες από της Γης, διαστάσεις συγκρίσιμες με αυτές του Κρόνου. Ωστόσο, οι μάζες τους είναι μόλις 3,7, 5,6 και 5,6 φορές μεγαλύτερες από της Γης, ενώ ο Κρόνος έχει μάζα 95 φορές μεγαλύτερη. Συνεπώς, αυτοί οι εξωπλανήτες έχουν μέγεθος παρόμοιο με του Κρόνου αλλά πολύ μικρότερη πυκνότητα, η οποία παρομοιάζεται με αυτή του μαλλιού της γριάς.
Σε αντίθεση με τους γιγάντες αερίων του Ηλιακού μας Συστήματος, όπως ο Δίας και ο Κρόνος, οι οποίοι διαθέτουν μεγάλους και πυκνούς πυρήνες, οι πλανήτες του Kepler-51 φαίνεται να έχουν μικρούς πυρήνες και τεράστιες ατμόσφαιρες. Η Libby-Roberts τόνισε ότι δεν είναι σαφές πώς τόσο μικροί πυρήνες απέκτησαν τόσο μεγάλες ποσότητες αερίων.
Σε μια προηγούμενη προσπάθεια αναζήτησης απαντήσεων, η ερευνήτρια ηγήθηκε το 2020 ομάδας που παρατήρησε το σύστημα Kepler-51 με τη Wide-Field Camera 3 του Διαστημικού Τηλεσκοπίου Hubble. Στόχος ήταν ο εντοπισμός χημικών ιχνών στην ατμόσφαιρα των πλανητών. Ωστόσο, το Hubble δεν ανίχνευσε κανένα χημικό στοιχείο, γεγονός που οδήγησε στο συμπέρασμα ότι οι πλανήτες περιβάλλονται από ένα παχύ στρώμα ομίχλης.
Πρόσφατα, η Libby-Roberts επανήλθε στη μελέτη του συστήματος, χρησιμοποιώντας το φασματόμετρο NIRSpec του JWST για την επανεξέταση της ατμόσφαιρας του Kepler-51d. Οι παρατηρήσεις βασίστηκαν στη φασματοσκοπία διέλευσης, όπου το φως του άστρου φιλτράρεται μέσα από την ατμόσφαιρα του πλανήτη. Παρ’ όλα αυτά, ούτε το JWST κατάφερε να ανιχνεύσει χημικά στοιχεία, υποδεικνύοντας ότι η ομίχλη είναι η πυκνότερη που έχει εντοπιστεί ποτέ σε εξωπλανήτη.
Ο ερευνητής Suvrath Mahadevan του Penn State σημείωσε: «Μοιάζει με την ομίχλη που βλέπουμε στον Τιτάνα, το μεγαλύτερο φεγγάρι του Κρόνου, αλλά σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα. Η ομίχλη του Kepler-51d φαίνεται να έχει πάχος σχεδόν όσο η ακτίνα της Γης.»
Οι επιστήμονες δεν διαθέτουν ακόμη μοντέλα που να εξηγούν τον σχηματισμό τόσο χαμηλής πυκνότητας πλανητών, ειδικά σε τόσο μικρή απόσταση από το άστρο τους. Αν βρίσκονταν στο Ηλιακό μας Σύστημα, οι Kepler-51b, c και d θα κινούνταν εντός της τροχιάς της Αφροδίτης. Η Libby-Roberts δήλωσε: «Ίσως ο Kepler-51d σχηματίστηκε πιο μακριά και μετακινήθηκε προς τα μέσα, όμως εξακολουθούμε να έχουμε πολλά ερωτήματα. Τι είναι αυτό που έκανε το σύστημα αυτό να δημιουργήσει τρεις τόσο παράξενους πλανήτες;»
Το σύστημα έχει ηλικία περίπου μισού δισεκατομμυρίου ετών, γεγονός που το καθιστά πολύ νεότερο από το Ηλιακό μας Σύστημα. Η νεότητα του άστρου συνεπάγεται ότι οι ηλιακοί άνεμοι του αφαιρούν σταδιακά τα εξωτερικά αέρια των πλανητών, μια διαδικασία που ίσως στο μέλλον τους αφήσει μόνο με μικρούς πυρήνες. Μια άλλη ερευνητική ομάδα πραγματοποιεί επί του παρόντος παρατηρήσεις με το NIRSpec για τον Kepler-51b, με την ελπίδα ότι τα ευρήματα ενδέχεται να ρίξουν φως και στους Kepler-51c και d.
Τα αποτελέσματα των μετρήσεων για τον Kepler-51d δημοσιεύθηκαν στο τεύχος της 16ης Μαρτίου του The Astronomical Journal.
