Международная команда, возглавляемая исследователями из ЭКЗОТИЧЕСКОЙ лаборатории Льежского университета в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом и Институтом астрофизики в Андалусии, только что обнаружила WASP-193b, планету-гигант с необычайно низкой плотностью, вращающуюся вокруг далекой звезды, похожей на Солнце. Эта новая планета, расположенная в 1200 световых годах от Земли, на 50% больше Юпитера, но в семь раз менее массивна, что придает ей чрезвычайно низкую плотность, сравнимую с плотностью сахарной ваты. "WASP-193b - вторая планета с наименьшей плотностью, обнаруженная на сегодняшний день, после Kepler-51d, которая намного меньше", - объясняет Халид Баркауи, научный сотрудник лаборатории ULiege EXOTIC и первый автор статьи, опубликованной в Nature Astronomy. "Ее чрезвычайно низкая плотность делает ее настоящей аномалией среди более чем пяти тысяч экзопланет, открытых на сегодняшний день. Эта чрезвычайно низкая плотность не может быть воспроизведена стандартными моделями облученных газовых гигантов, даже при нереалистичном предположении о структуре без ядра".
Новая планета была первоначально обнаружена широкоугольным поиском планет (WASP), международным сотрудничеством академических институтов, которые совместно управляли двумя роботизированными обсерваториями, одной в северном полушарии, а другой в южном. Каждая обсерватория использовала множество широкоугольных камер для измерения яркости тысяч отдельных звезд по всему небу. В данных, полученных в период с 2006 по 2008 год, а затем с 2011 по 2012 год, обсерватория WASP-South обнаружила периодические транзиты, или провалы в освещении, звезды WASP-193. Астрономы определили, что периодические падения яркости звезды соответствуют тому, что планета проходит перед звездой каждые 6,25 дня. Ученые измерили количество света, которое планета блокировала при каждом прохождении, что позволило им оценить размер планеты. Затем команда использовала обсерватории TRAPPIST-South и SPECULOOS-South, которыми руководит Михаэль Гиллон, директор по исследованиям FNRS и астрофизик из ULiege, расположенные в пустыне Атакама в Чили, для измерения планетарного сигнала на разных длинах волн и подтверждения планетарной природы затмевающего объекта.
Наконец, они также использовали спектроскопические наблюдения, собранные спектрографами HARPS и CORALIE, также расположенными в Чили (ESO), для измерения массы планеты. К их большому удивлению, результаты измерений показали чрезвычайно низкую плотность планеты. По их расчетам, ее масса и размер составляли около 0,14 и 1,5 размера Юпитера соответственно. В результате плотность составила около 0,059 грамма на кубический сантиметр. Плотность Юпитера, напротив, составляет около 1,33 грамма на кубический сантиметр, а у Земли она более плотная - 5,51 грамма на кубический сантиметр. Одним из материалов, наиболее близких по плотности к новой, воздушной планете, является сахарная вата, плотность которой составляет около 0,05 грамма на кубический сантиметр. "Планета настолько легкая, что трудно представить аналогичный твердотельный материал", - говорит Жюльен де Вит, профессор Массачусетского технологического института (MIT) и соавтор исследования. "Причина, по которой она похожа на сахарную вату, заключается в том, что и то, и другое в значительной степени состоит из воздуха. Планета, по сути, очень пушистая".
Исследователи подозревают, что новая планета состоит в основном из водорода и гелия, как и большинство других газовых гигантов в галактике. У WASP-193b эти газы, вероятно, образуют сильно раздутую атмосферу, которая простирается на десятки тысяч километров дальше, чем атмосфера Юпитера. Как именно планета может так сильно раздуться - это вопрос, на который пока не может ответить ни одна из существующих теорий формирования планет. Это, безусловно, требует значительного накопления энергии глубоко в недрах планеты, но детали механизма пока не поняты. "Мы не знаем, куда отнести эту планету во всех существующих на данный момент теориях образования, потому что она выделяется из всех них. Мы не можем объяснить, как образовалась эта планета. Более пристальное изучение ее атмосферы позволит нам проследить эволюционный путь этой планеты", - добавляет Франсиско Посуэлос, астроном из Института астрофизики Андалусии (IAA-CSIC, Гранада, Испания). "WASP-193b - это космическая загадка. Решение этой проблемы потребует дополнительной наблюдательной и теоретической работы, в частности, измерения свойств атмосферы с помощью космического телескопа JWST и сопоставления их с различными теоретическими механизмами, которые, возможно, приводят к такому экстремальному раздуванию", - заключает Баркауи.
