Furcsa, szuperpuffadt exobolygót találtak néhány éve a csillagászok, amelynek rendkívül kicsi a sűrűsége – majdnem 15-ször kisebb, mint a Jupiteré. Most megvizsgálták a planéta légkörét, amely magyarázatot adhat erre a szokatlan tulajdonságra.

A HIP 41378 f jelű gázbolygó illusztrációja, amely 347 fényévre van a Földtől. (Forrás: NASA Exoplanet Catalog)

A HIP 41378 f jelű exobolygó fajtájának egyik legkisebb sűrűségű ismert példánya. Sűrűsége mindössze 0,09 gramm köbcentiméterenként, de egyelőre nem tudjuk, miért. Talán a ritka, szuperpuffadt exobolygó-típusba tartozik, amelynek tagjai a tömegükhöz képest a vártnál sokkal nagyobb arányban tartalmaznak gázt. De az is lehet, hogy a planéta alacsony sűrűsége csak a fénygörbe játéka – ha a bolygónak gyűrűi vannak, a sugara sokkal nagyobbnak tűnhet, ez pedig csökkenti a számított sűrűséget.

A Voyager-2 1989-ben készített felvétele a Neptunusz gyűrűiről. Tekintettel a csillagától való távolságára, a HIP 41378 f jelű exobolygónak talán a Neptunusz gyűrűihez hasonló kőzetgyűrűi vannak, nem pedig jegesek, mint amilyen a Szaturnusz gyűrűi. (Forrás: NASA/JPL)

Mindkét lehetőség nagyon izgalmas, hisz még csak néhány szuperpuffadt exobolygót fedeztünk fel, és köztük nincs egy sem, amely körül gyűrűket találtunk volna. Egy kutatócsoport Munazza Alam (Carnegie Earth & Planets Laboratory) vezetésével most megvizsgálta a HIP 41378 f légkörének első közeli infravörös transzmissziós spektrumát, hogy többet tudjunk meg erről a szokatlan világról.

A HIP 41378 f transzmissziós spektruma (fekete körök) a számított eredményekhez (színes vonalak) képest. A három panel három különböző hullámhossz-tartományban mutatja ugyanazokat az adatokat és modelleket. (Forrás: Alam et al. 2022)

Alam és munkatársai a Hubble-űrteleszkóp segítségével tanulmányozták az exobolygó légkörén átszűrődő fényt, miközben az 19 óra alatt elhaladt a csillaga előtt. A kutatók azt találták, hogy a HIP 41378 f spektruma szinte teljesen jellegtelen, vagyis hiányoznak belőle azok a sajátosságok, amelyek a légkör bizonyos molekuláinak fényelnyelésére utalnak.

A kutatók egydimenziós atmoszferikus modellek segítségével kizárták, hogy a légkör hidrogénben és héliumban gazdag lenne. Arra a következtetésre jutottak viszont, hogy az exobolygó szinte teljesen lapos spektrumát több forgatókönyv is magyarázhatja: lehet, hogy a HIP 41378 f légköre kivételesen nagy mennyiségű héliumnál nehezebb elemet tartalmaz, vagy egy ködös légköri réteggel rendelkezik, esetleg gyűrűi vannak. Ha a planétának gyűrűi vannak, akkor a kutatók szerint a tényleges sugara 60%-al kisebb lehet, mint a jelenleg becsült sugár, és ez esetben a sűrűsége 1,2 gramm lehet köbcentiméterenként, ami nagyjából megegyezik a Jupiter és az Uránusz sűrűségével.

A spektrális jellegzetességek hiánya még nem jelenti azt, hogy nem tudhatunk meg többet az exobolygó légköréről. A planéta transzmissziós spektrumának hosszabb hullámhossz-tartományban történő mérése segíthet dönteni a lehetséges forgatókönyvek között, mivel a ködös légkör különböző mélységű tranzitokat engedne meg a különböző hullámhosszokon, míg az esetleges gyűrűk jelenléte csak kisebb eltéréseket okozna.

A HIP 41378 f korábbi és előre jelzett tranzitjai. (Forrás: Alam et al. 2022)

A kutatók megvizsgálták, hogy érdemes-e az exobolygót a James Webb űrtávcsővel (JWST) megfigyelni, és megállapították, hogy a távcső infravörös műszerei elég érzékenyek ahhoz, hogy dönthessünk a két lehetőség között. A nagyjából 1,5 éves keringési idejének köszönhetően az űrtávcsőnek öt éves küldetése során csak néhányszor lesz lehetősége megpillantani a csillaga előtt elhaladó HIP 41378 f-et. Alam és munkatársai az általuk végzett megfigyelések alapján frissítették az exobolygó jövőbeni tranzitjainak előrejelzéseit. Ezek alapján 2022 végén és 2024 közepén lesz újra lehetőségünk tanulmányozni ezt a lenyűgöző, távoli világot.

Az eredményeket ismertető szakcikk a The Astrophysical Journal Letters című lapban jelent meg.

Forrás: Sky & Telescope