Obří planeta WASP-193b má hustotu podobnou cukrové vatě

Foto: NASA/JPL-Caltech (K. Miller/IPAC) / Tiskový zdroj

Mezinárodní tým vedený vědci z laboratoře univerzity EXOTIC v Lutychu, ve spolupráci s MIT a Astrofyzikálním ústavem v Andalusii, právě objevil WASP-193b, obří planetu s mimořádně nízkou hustotou, která obíhá kolem vzdálené hvězdy podobné Slunci.

Vědci použili vesmírný teleskop NASA Jamese Webba ke studiu planety, která se pohybuje za svou hvězdou. Teplota na ní dosahuje 2 700 °C.

Vědci identifikovali vodní páru v atmosféře planety WASP-18 b a vytvořili teplotní mapu planety, která se pohybuje za svou hvězdou a opět se objevuje před ní. Tento jev je znám jako sekundární zatmění. Vědci mohou odečítat kombinované světlo hvězdy a planety a poté upřesnit měření pouze z hvězdy, když se planeta pohybuje za ní .

K hvězdě je WASP-18 b přivrácena vždy stejnou stranou, tzv. denní stranou, podobně jako je stejná strana Měsíce vždy přivrácena k Zemi. Teplotní neboli jasová mapa ukazuje obrovskou změnu teploty – až 1 000 stupňů – od nejteplejšího bodu přivráceného ke hvězdě k terminátoru, kde se denní a noční strana slapově vázané planety setkávají v trvalém soumraku.

Tato nová planeta, která se nachází 1 200 světelných let od Země, je o 50 % větší než Jupiter, ale sedmkrát méně hmotná, což jí dává extrémně nízkou hustotu srovnatelnou s hustotou cukrové vaty. „WASP-193b je po planetě Kepler-51d, která je mnohem menší, druhou dosud objevenou planetou s nejmenší hustotou,“ vysvětluje Khalid Barkaoui, výzkumný pracovník laboratoře EXOTIC a první autor článku publikovaného v časopise Nature Astronomy. Její extrémně nízká hustota z ní činí skutečnou anomálii mezi více než pěti tisíci dosud objevenými exoplanetami. Tuto extrémně nízkou hustotu nelze reprodukovat standardními modely ozářených plynných obrů, a to ani za nerealistického předpokladu struktury bez jádra.“

Nová planeta byla původně objevena v rámci projektu WASP (Wide Angle Search for Planets), což je mezinárodní spolupráce akademických institucí, které společně provozují dvě robotické observatoře, jednu na severní polokouli a druhou na jihu. Každá observatoř používala soustavu širokoúhlých kamer k měření jasnosti tisíců jednotlivých hvězd na celé obloze. V datech pořízených v letech 2006 až 2008 a znovu v letech 2011 až 2012 observatoř WASP-South zaznamenala periodické přechody, neboli poklesy světla, hvězdy WASP-193. Astronomové zjistili, že periodické poklesy jasnosti hvězdy odpovídají přechodu planety před hvězdou každých 6,25 dne. Vědci změřili množství světla, které planeta při každém přechodu blokovala, což jim umožnilo odhadnout velikost planety.

Tato exoplaneta je větší, ale sedmkrát méně hmotná než Jupiter a je druhou dosud objevenou planetou s nejmenší hustotou.

Tým využil observatoře TRAPPIST-South a SPECULOOS-South, vedené Michaëlem Gillonem, ředitelem výzkumu a astrofyzikem na ULiège, umístěné v poušti Atacama v Chile k měření planetárního signálu v různých vlnových délkách a k ověření planetární povahy zatmění. Nakonec využili také spektroskopická pozorování získaná spektrografy HARPS a CORALIE, rovněž umístěnými v Chile (ESO), k měření hmotnosti planety.

K jejich velkému překvapení ukázala souhrnná měření extrémně nízkou hustotu. Její hmotnost a velikost podle jejich výpočtů činily přibližně 0,14 a 1,5 hmotnosti Jupiteru. Výsledná hustota činila asi 0,059 gramu na centimetr krychlový. Naproti tomu hustota Jupiteru je asi 1,33 gramu na centimetr krychlový a hustota Země je podstatně vyšší – 5,51 gramu na centimetr krychlový. Jedním z materiálů, který je hustotou nejblíže nové nadýchané planetě, je cukrová vata, jejíž hustota je asi 0,05 gramu na centimetr krychlový.

„Planeta je tak lehká, že je těžké si představit analogický, pevný materiál,“ říká Julien de Wit, profesor na Massachusettském technologickém institutu (MIT) a spoluautor. „Důvodem, proč se blíží cukrové vatě, je to, že obojí je do značné míry vzduch. Planeta je v podstatě super nadýchaná.“

Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, vědecká studie byla publikovaná v Nature Astronomy, DOI10.1038/s41550-024-02259-y .