Δύο γιγάντιοι πλανήτες ελαφρύτεροι από μαλλί της γριάς

Φανταστείτε έναν πλανήτη όσο μεγάλο ο Δίας, τον γίγαντα του δικού μας ηλιακού συστήματος, που χωράει μέσα του πάνω από χίλιες Γες. Τώρα φανταστείτε ότι αν μπορούσατε να τον ζυγίσετε, θα είχε μόλις το 3% της μάζας του Δία. Αυτό ακριβώς ανακάλυψε μια ομάδα αστρονόμων: δύο κόσμους τόσο «φουσκωμένους» που η μέση πυκνότητά τους είναι χαμηλότερη κι από αυτή του μαλλιού της γριάς (NASA, AP).

Οι δύο πλανήτες, TOI-791 b και TOI-791 c, βρίσκονται περίπου 1.110 έτη φωτός μακριά, γύρω από ένα άστρο στον αστερισμό Volans (EurekAlert). Η εργασία δημοσιεύθηκε με αξιολόγηση ομοτίμων στο επιστημονικό περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), κάτι που δίνει στα ευρήματα βαρύτητα πέρα από την εντυπωσιακή παρομοίωση.

Τι σημαίνει «αραιότερος από το μαλλί της γριάς»

Εδώ χρειάζεται προσοχή, γιατί η σύγκριση παρανοείται εύκολα. Οι πλανήτες δεν είναι κυριολεκτικά φτιαγμένοι από κάτι αφράτο. Το κλειδί είναι να ξεχωρίσουμε τρία πράγματα. Το μέγεθος (πόσο μεγάλος φαίνεται). Τη μάζα (πόση ύλη περιέχει). Και την πυκνότητα (πόση μάζα αντιστοιχεί σε κάθε κομμάτι όγκου).

Οι TOI-791 b και c φαίνονται σε μέγεθος σαν αέριοι γίγαντες, αλλά περιέχουν εξαιρετικά λίγη ύλη. Γι' αυτό η πυκνότητά τους βγαίνει γύρω στα 0,038 και 0,047 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό (Europa Press). Για σύγκριση, ο Δίας έχει περίπου 1,33 και η Γη περίπου 5,5. Είναι, δηλαδή, σώματα δεκάδες φορές αραιότερα από οτιδήποτε γνωρίζουμε στη γειτονιά μας, όχι απλώς «λίγο πιο ελαφριά».

Η σωστή νοητική εικόνα δεν είναι μια γιγάντια μπάλα από ζάχαρη, αλλά ένας πλανήτης-μπαλόνι: τεράστιο εξωτερικό περίγραμμα, σχετικά λίγη ύλη μέσα. Η επικρατέστερη υπόθεση είναι ότι έχουν έναν μικρό πυρήνα τυλιγμένο σε ένα πελώριο, αραιό περίβλημα από ελαφρά αέρια, κυρίως υδρογόνο και ήλιο (Popular Science).

Γιατί ενθουσιάζονται οι αστροφυσικοί

Το πραγματικό ερώτημα δεν είναι πόσο αστείοι είναι αυτοί οι κόσμοι, αλλά κάτι πιο βαθύ: γιατί δεν σκορπίζεται στο διάστημα μια τόσο αραιή ατμόσφαιρα; Με τόσο μικρή μάζα, άρα τόσο ασθενική βαρύτητα, ο πλανήτης θα έπρεπε να χάνει αέριο υπό την ακτινοβολία του άστρου του. Κι όμως, υπάρχουν.

Οι λεγόμενοι «super-puff» πλανήτες πιέζουν τα κλασικά μοντέλα σχηματισμού. Ένας αέριος γίγαντας κανονικά χρειάζεται αρκετή βαρύτητα για να συγκρατήσει το περίβλημά του, ενώ εδώ συμβαίνει το αντίστροφο (ScienceDaily). Η πιθανότερη εξήγηση είναι ότι σχηματίστηκαν πιο μακριά από το άστρο τους, κράτησαν τα ελαφρά αέρια, και αργότερα μετακινήθηκαν προς τα μέσα (IFLScience).

Το σύστημα TOI-791 είναι ιδιαίτερα πολύτιμο επειδή έχει δύο τέτοιους πλανήτες, κλειδωμένους σε τροχιακό συντονισμό 5:3. Ο εσωτερικός κάνει περίπου πέντε γύρους για κάθε τρεις του εξωτερικού (Euronews). Αυτή η συγχρονισμένη διάταξη λειτουργεί σαν αποτύπωμα της κοινής τους ιστορίας, δείχνοντας αν μετανάστευσαν μαζί προς τα μέσα.

Από τι ακριβώς αποτελούνται, παραμένει άγνωστο. Η υπόθεση υδρογόνου-ηλίου στέκει λογικά, αλλά είναι ερμηνεία μοντέλων, όχι άμεση χημική μέτρηση. Το επόμενο βήμα είναι φασματοσκοπία με το τηλεσκόπιο James Webb, που «διαβάζει» το αστρικό φως καθώς φιλτράρεται μέσα από την ατμόσφαιρα του πλανήτη. Υπάρχει όμως μια προειδοποίηση από την εμπειρία: σε άλλον super-puff, τον Kepler-51d, ακόμη και το Webb δυσκολεύτηκε, γιατί μια παχιά ομίχλη έκρυψε τα φασματικά ίχνη (AJ). Ρεαλιστικά, οι απαντήσεις θα έρθουν σε κλίμακα ετών.

Μένει μια τελευταία λεπτομέρεια που αξίζει. Αυτοί οι δύο σπάνιοι κόσμοι, λιγότεροι από 40 super-puffs μετρώνται ανάμεσα σε σχεδόν 6.300 γνωστούς εξωπλανήτες σύμφωνα με τους ερευνητές (AP), δεν εντοπίστηκαν πρώτα από κάποιον υπερυπολογιστή. Τους ξεχώρισαν εθελοντές πολίτες του προγράμματος Planet Hunters TESS, κοιτάζοντας με το μάτι καμπύλες φωτός που τα αυτόματα συστήματα είχαν προσπεράσει (NASA).