Kajian mengenai planet ekstrasolar benar-benar meletup dalam beberapa tahun kebelakangan. Pada masa ini, ahli astronomi dapat mengesahkan kewujudan 4,104 planet di luar Sistem Suria kita, dengan 4900 lagi sedang menunggu pengesahan. Kajian mengenai banyak planet ini telah mendedahkan banyak perkara mengenai kemungkinan planet-planet di Alam Semesta kita dan mengajar kita bahawa terdapat banyak planet yang tidak ada analog dalam Sistem Suria kita.
Sebagai contoh, terima kasih kepada data baru yang diperoleh oleh Teleskop Angkasa Hubble, ahli astronomi telah mengetahui lebih banyak mengenai kelas exoplanet baru yang dikenali sebagai planet "super-puff". Planet-planet di kelas ini pada dasarnya adalah gergasi gas muda yang setandingnya dengan Musytari tetapi mempunyai jisim yang hanya beberapa kali lebih besar daripada Bumi. Ini mengakibatkan atmosfer mereka mempunyai ketumpatan gula-gula kapas, oleh itu nama panggilan yang menggembirakan!
Satu-satunya contoh yang diketahui dari planet ini terdapat dalam sistem Kepler 51, bintang muda seperti Matahari yang terletak kira-kira 2.615 tahun cahaya di buruj Cygnus. Dalam sistem ini, tiga exoplanet telah disahkan (Kepler-51 b, c, dan d) yang pertama kali dikesan oleh Teleskop Angkasa Kepler pada tahun 2012. Walau bagaimanapun, tidak sampai tahun 2014 ketumpatan planet-planet ini disahkan, dan ia sangat mengejutkan.
Walaupun gergasi gas ini mempunyai atmosfer yang terdiri daripada hidrogen dan helium dan mempunyai ukuran yang hampir sama dengan Musytari, mereka juga berukuran sekitar 100 kali lebih ringan dari segi jisim. Bagaimana dan mengapa atmosfer mereka melonjak dengan cara mereka tetap menjadi misteri, tetapi hakikatnya sifat atmosfer mereka menjadikan planet super-puff sebagai calon utama untuk analisis atmosfera.
Itulah yang ingin dilakukan oleh pasukan astronomi antarabangsa - diketuai oleh Jessica Libby-Roberts dari Pusat Astrofizik dan Astronomi Angkasa (CASA) di University of Colorado, Boulder. Menggunakan data dari Hubble, Libby-Roberts dan pasukannya menganalisis spektrum yang diperoleh dari atmosfera Kepler-51 b dan d untuk melihat komponen apa (termasuk air) yang ada.
Ketika planet-planet ini melintas di depan bintang mereka, cahaya yang diserap oleh atmosferanya diperiksa pada panjang gelombang inframerah. Yang mengejutkan pasukan, mereka mendapati bahawa spektrum kedua-dua planet ini tidak mempunyai tanda tangan kimia yang jelas. Ini disebabkan oleh adanya awan kristal garam atau bahaya fotokimia di atmosfera mereka.
Oleh itu, pasukan bergantung pada simulasi komputer dan alat lain untuk berteori bahawa planet Kepler-51 kebanyakannya hidrogen dan helium secara besar-besaran, yang ditutupi oleh jerebu tebal yang terdiri daripada metana. Ini serupa dengan apa yang berlaku di atmosfer Titan (bulan terbesar Saturnus), di mana atmosfer nitrogen yang dominan mengandungi awan gas metana yang mengaburkan permukaannya.
"Ini sama sekali tidak dijangka," kata Libby-Roberts. "Kami telah merancang untuk melihat ciri penyerapan air yang besar, tetapi mereka tidak ada di sana. Kami dikaburkan! " Walau bagaimanapun, awan ini memberi pasukan gambaran berharga tentang bagaimana Kepler-51 b dan d dibandingkan dengan eksoplanet berjisim rendah dan kaya gas lain yang diperhatikan oleh para astronom. Seperti yang dijelaskan oleh Libby-Roberts dalam kenyataan akhbar CU Boulder:
"Kami tahu mereka berketumpatan rendah. Tetapi apabila anda membayangkan sebiji permen kapas berukuran Jupiter - ketumpatan yang sangat rendah ... Ia pasti menyuruh kita berebut-rebut untuk mencari apa yang boleh berlaku di sini. Kami menjangkakan akan menemui air, tetapi kami tidak dapat melihat tanda-tanda molekul apa pun. "
Pasukan ini juga dapat mengekang ukuran dan jisim planet ini dengan lebih baik dengan mengukur kesan masa mereka. Dalam semua sistem, sedikit perubahan terjadi pada periode orbit planet kerana tarikan gravitasi mereka, yang dapat digunakan untuk memperoleh massa planet. Keputusan pasukan bersetuju dengan anggaran sebelumnya untuk Kepler-51 b sementara anggaran untuk Kepler-51 d menunjukkan bahawa ia sedikit lebih besar (aka. Puffier) daripada yang difikirkan sebelumnya.
Pasukan ini juga membandingkan spektrum kedua puff super dengan planet lain dan memperoleh hasil yang menunjukkan bahawa pembentukan awan / jerebu dikaitkan dengan suhu planet. Ini menyokong hipotesis bahawa semakin sejuk planet ini, semakin mendung, yang merupakan sesuatu yang difikirkan oleh ahli astronomi berkat penemuan eksoplanet baru-baru ini.
Terakhir, tetapi tidak kurang pentingnya, pasukan memerhatikan bahawa kedua Kepler-51 b dan d nampaknya kehilangan gas dengan cepat. Sebenarnya, pasukan menganggarkan bahawa planet sebelumnya (yang paling dekat dengan bintang induknya) membuang puluhan bilion tan bahan ke ruang angkasa setiap saat. Sekiranya trend ini berterusan, planet-planet akan menyusut dengan ketara dalam beberapa bilion tahun ke depan dan boleh menjadi Neptunus mini.
Dalam hal ini, ini menunjukkan bahawa eksoplanet tidak begitu biasa, bagaimanapun, bahawa Neptunus mini nampaknya sangat biasa. Ini juga menunjukkan bahawa ketumpatan rendah planet super-puff dikaitkan dengan usia sistem. Walaupun Sistem Suria berusia sekitar 4,6 miliar tahun, Kepler-51 telah ada selama hampir 500 juta tahun.
Model planet yang digunakan oleh pasukan menunjukkan bahawa planet-planet kemungkinan terbentuk di luar Kepler-51s Frost Line - sempadan di mana unsur-unsur tidak stabil akan membeku - dan kemudian berhijrah ke dalam. Daripada menjadi planet ganjil, Kepler-51 b dan d mungkin merupakan contoh pertama yang dilihat oleh ahli astronomi salah satu jenis planet yang paling biasa di Alam Semesta kita pada peringkat awal pembangunan.
Seperti yang dijelaskan oleh Zach Berta-Thompson (penolong profesor APS dan pengarang bersama penyelidikan baru), ini menjadikan Kepler-51 sebagai "makmal unik" untuk menguji teori evolusi planet awal:
"Ini adalah contoh ekstrem dari exoplanet secara umum. Mereka memberi kita peluang untuk mempelajari dunia yang sangat berbeza dari dunia kita, tetapi mereka juga menempatkan planet-planet di tata surya kita sendiri ke dalam konteks yang lebih besar. "
Di masa depan, penggunaan instrumen generasi akan datang seperti Teleskop Angkasa James Webb (JWST) akan membantu para astronom meneliti suasana planet Kepler-51 dan puff super lain. Berkat kepekaan JWST terhadap panjang gelombang inframerah yang lebih panjang, kita mungkin dapat melihat awan padat mereka dan menentukan dari mana sebenarnya planet-planet "kapas-permen" ini terdiri.
Ini juga bulu lain di topi yang dihormati Hubble, yang telah beroperasi secara berterusan selama kira-kira tiga puluh tahun sekarang (sejak Mei 1990) dan terus menerangkan mengenai misteri kosmik! Adalah tepat bahawa ia masih membuat penemuan yang akan segera menjadi subjek siasatan susulan oleh James Webb, pengganti spiritualnya.
Kajian yang memperincikan penyelidikan pasukan baru-baru ini muncul dalam talian dan akan muncul dalam Jurnal Astrofizik.
