Międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z Laboratorium EXOTIC Uniwersytetu w Liège, we współpracy z MIT i Instytutem Astrofizyki w Andaluzji, właśnie odkrył WASP-193b, gigantyczną planetę o niezwykle małej gęstości, krążącą wokół odległej gwiazdy podobnej do Słońca.
Ta nowa planeta, położona 1200 lat świetlnych od Ziemi, jest o 50% większa od Jowisza, ale siedem razy mniej masywna, co zapewnia jej wyjątkowo niską gęstość porównywalną z watą cukrową. „WASP-193b to druga najmniej gęsta planeta odkryta do tej pory, po Keplerze-51d, która jest znacznie mniejsza” – wyjaśnia Khalid Barkaoui, badacz postdcotral w laboratorium EXOTIC ULiège i pierwszy autor artykułu opublikowanego w Nature Astronomy. Jej wyjątkowo mała gęstość sprawia, że jest to prawdziwa anomalia wśród ponad pięciu tysięcy odkrytych do tej pory egzoplanet. Tej niezwykle niskiej gęstości nie da się odtworzyć za pomocą standardowych modeli napromieniowanych gazowych gigantów, nawet przy nierealistycznym założeniu struktury bezrdzeniowej.”
Nowa planeta została początkowo dostrzeżona w ramach programu Wide Angle Search for Planets (WASP), międzynarodowej współpracy instytucji akademickich, która wspólnie zarządzała dwoma obserwatoriami automatycznymi, jednym na półkuli północnej i drugim na południu. Każde obserwatorium korzystało z szeregu szerokokątnych kamer do pomiaru jasności tysięcy pojedynczych gwiazd na całym niebie. W danych zebranych w latach 2006–2008 i ponownie w latach 2011–2012 obserwatorium WASP-South zarejestrowało okresowe tranzyty, czyli spadki światła, gwiazdy WASP-193. Astronomowie ustalili, że okresowe spadki jasności gwiazdy są zgodne z planetą przechodzącą przed gwiazdą co 6,25 dnia. Naukowcy zmierzyli ilość światła blokowanego przez planetę podczas każdego tranzytu, co pozwoliło im oszacować rozmiar planety.
Zespół wykorzystał następnie obserwatoria TRAPPIST-South i SPECULOOS-South – kierowane przez Michaëla Gillona, dyrektora ds. badań FNRS i astrofizyka w ULiège – zlokalizowane na pustyni Atakama w Chile, aby zmierzyć sygnał planetarny w różnych długościach fal i potwierdzić naturę planety zaćmienia obiektu. Na koniec wykorzystali także obserwacje spektroskopowe zebrane za pomocą spektrografów HARPS i CORALIE – również znajdujących się w Chile (ESO) – do pomiaru masy planety. Ku ich wielkiemu zdziwieniu zgromadzone pomiary wykazały wyjątkowo niską gęstość planety. Obliczyli, że jego masa i rozmiar wynosiły odpowiednio około 0,14 i 1,5 masy Jowisza. Otrzymana gęstość wyniosła około 0,059 grama na centymetr sześcienny. Natomiast gęstość Jowisza wynosi około 1,33 grama na centymetr sześcienny; a Ziemia jest bardziej znacząca i wynosi 5,51 grama na centymetr sześcienny. Jednym z materiałów najbliżej nowej, puszystej planety jest wata cukrowa, której gęstość wynosi około 0,05 grama na centymetr sześcienny.
„Planeta jest tak lekka, że trudno wyobrazić sobie analogiczny materiał w stanie stałym” – mówi Julien de Wit, profesor w Massachusetts Institute of Technology (MIT) i współautor. „Powodem, dla którego jest podobny do waty cukrowej, jest to, że oba składają się w dużej mierze z powietrza. Planeta jest w zasadzie bardzo puszysta”.
Naukowcy podejrzewają, że nowa planeta, podobnie jak większość innych gazowych gigantów w galaktyce, zbudowana jest głównie z wodoru i helu. W przypadku WASP-193b gazy te prawdopodobnie tworzą ogromnie rozdętą atmosferę, która rozciąga się dziesiątki tysięcy kilometrów dalej niż atmosfera Jowisza. Dokładnie to, w jaki sposób planeta może tak bardzo się rozdęć, to pytanie, na które żadna istniejąca teoria powstawania planet nie potrafi jeszcze odpowiedzieć. Z pewnością wymaga to znacznego zdeponowania energii głęboko we wnętrzu planety, ale szczegóły mechanizmu nie są jeszcze poznane. „Nie wiemy, gdzie umieścić tę planetę we wszystkich teoriach powstawania, jakie mamy obecnie, ponieważ jest to odbiegająca od nich wszystkich. Nie możemy wyjaśnić, w jaki sposób ta planeta powstała. Bliższe przyjrzenie się jej atmosferze pozwoli nam ograniczyć ewolucyjną ścieżkę tej planety, dodaje Francisco Pozuelos, astronom z Instituto de Astrofisica de Andalucia (IAA-CSIC, Granada, Hiszpania).”
„WASP-193b to kosmiczna tajemnica. Jej rozwiązanie będzie wymagało dalszych prac obserwacyjnych i teoretycznych, w szczególności zmierzenia jej właściwości atmosferycznych za pomocą teleskopu kosmicznego JWST i skonfrontowania ich z różnymi mechanizmami teoretycznymi, które mogą skutkować tak ekstremalną inflacją” – podsumowuje. Khalida Barkaoui.