Ett internationellt team ledd av forskare från EXOTIC Laboratory vid University of Liège, i samarbete med MIT och Astrophysics Institute i Andalusien, har just upptäckt WASP-193b, en jätteplanet med utomordentligt låg densitet som kretsar kring en avlägsen solliknande stjärna.
Denna nya planet, som ligger 1 200 ljusår från jorden, är 50 % större än Jupiter men sju gånger mindre massiv, vilket ger den en extremt låg densitet jämförbar med sockervadd.
"WASP-193b är den näst minst täta planeten som upptäckts hittills, efter Kepler-51d, som är mycket mindre", förklarar Khalid Barkaoui, postdoktor vid ULièges EXOTIC Laboratory och första författare till artikeln publicerad i Nature Astronomy .
"Dess extremt låga densitet gör den till en verklig anomali bland de mer än fem tusen exoplaneter som hittills upptäckts. Denna extremt låga densitet kan inte reproduceras av standardmodeller av bestrålade gasjättar, även under det orealistiska antagandet om en kärnlös struktur."
Den nya planeten upptäcktes ursprungligen av Wide Angle Search for Planets (WASP), ett internationellt samarbete mellan akademiska institutioner som tillsammans drev två robotobservatorier, en på norra halvklotet och den andra i söder. Varje observatorium använde en rad vidvinkelkameror för att mäta ljusstyrkan hos tusentals enskilda stjärnor över hela himlen.
I data tagna mellan 2006 och 2008, och igen från 2011 till 2012, upptäckte WASP-Södra observatoriet periodiska transiter, eller fall i ljus, från stjärnan WASP-193. Astronomer fastställde att stjärnans periodiska sänkningar i ljusstyrka överensstämde med en planet som passerade framför stjärnan var 6,25:e dag. Forskarna mätte mängden ljus som planeten blockerade vid varje transitering, vilket gav dem en uppskattning av planetens storlek.
Teamet använde sedan TRAPPIST-South och SPECULOOS-South observatorierna – regisserade av Michaël Gillon, FNRS forskningschef och astrofysiker vid ULiège – belägna i Atacamaöknen i Chile för att mäta den planetariska signalen i olika våglängder och för att validera den planetariska naturen hos förmörkande objekt.
Slutligen använde de också spektroskopiska observationer som samlats in av HARPS- och CORALIE-spektrograferna – som också finns i Chile (ESO) – för att mäta planetens massa.
Till deras stora förvåning avslöjade de ackumulerade mätningarna en extremt låg densitet för planeten. Dess massa och storlek, beräknade de, var ungefär 0,14 respektive 1,5 av Jupiter. Den resulterande densiteten kom ut till cirka 0,059 gram per kubikcentimeter.
Jupiters densitet är däremot cirka 1,33 gram per kubikcentimeter; och jorden är en mer betydande 5,51 gram per kubikcentimeter. Ett av de material som är närmast den nya, pösiga planeten i densitet är sockervadd, som har en densitet på cirka 0,05 gram per kubikcentimeter.
"Planeten är så lätt att det är svårt att tänka på ett analogt material i fast tillstånd", säger Julien de Wit, professor vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) och medförfattare. "Anledningen till att det är nära sockervadd är för att båda är ganska mycket luft. Planeten är i grunden superfluffig."
Forskarna misstänker att den nya planeten till största delen är gjord av väte och helium, precis som de flesta andra gasjättar i galaxen. För WASP-193b bildar dessa gaser sannolikt en enormt uppblåst atmosfär som sträcker sig tiotusentals kilometer längre än Jupiters egen atmosfär. Exakt hur en planet kan blåsa upp så mycket är en fråga som ingen existerande teori om planetbildning ännu kan svara på. Det kräver förvisso en betydande avsättning av energi djupt in i planetens inre, men detaljerna i mekanismen är ännu inte förstått.
"Vi vet inte var vi ska placera den här planeten i alla bildningsteorier vi har just nu, eftersom den är en avvikare av dem alla. Vi kan inte förklara hur den här planeten bildades. Att titta närmare på dess atmosfär kommer att tillåta oss att begränsa en evolutionär väg för denna planet", tillägger Francisco Pozuelos, astronom vid Instituto de Astrofisica de Andalucia (IAA-CSIC, Granada, Spanien).
"WASP-193b är ett kosmiskt mysterium. Att lösa det kommer att kräva lite mer observationsmässigt och teoretiskt arbete, särskilt att mäta dess atmosfäriska egenskaper med rymdteleskopet JWST och att konfrontera dem med olika teoretiska mekanismer som möjligen resulterar i en så extrem inflation", avslutar han. Barkaoui.
Mer information: En utsträckt lågdensitetsatmosfär runt planeten WASP-193 b, Naturastronomi (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02259-y
Journalinformation: Naturastronomi
Tillhandahålls av University de Liege
