Wetenschap
Astronomen ontdekken WASP-193b, een gigantische planeet met een dichtheid die vergelijkbaar is met die van suikerspin
Een internationaal team onder leiding van onderzoekers van het EXOTISCHE Laboratorium van de Universiteit van Luik, in samenwerking met MIT en het Astrofysica Instituut in Andalusië, heeft zojuist WASP-193b ontdekt, een reuzenplaneet met een buitengewoon lage dichtheid die rond een verre zonachtige ster draait.
Deze nieuwe planeet, gelegen op 1200 lichtjaar van de aarde, is 50% groter dan Jupiter, maar zeven keer minder zwaar, waardoor hij een extreem lage dichtheid heeft die vergelijkbaar is met die van suikerspin.
‘WASP-193b is de op een na minst dichte planeet die tot nu toe is ontdekt, na Kepler-51d, die veel kleiner is’, legt Khalid Barkaoui uit, postdoctoraal onderzoeker aan het EXOTIC Laboratory van de ULiège en eerste auteur van het artikel gepubliceerd in Nature Astronomy .
"De extreem lage dichtheid maakt het tot een echte anomalie onder de meer dan vijfduizend exoplaneten die tot nu toe zijn ontdekt. Deze extreem lage dichtheid kan niet worden gereproduceerd door standaardmodellen van bestraalde gasreuzen, zelfs niet onder de onrealistische veronderstelling van een kernloze structuur."
De nieuwe planeet werd aanvankelijk opgemerkt door de Wide Angle Search for Planets (WASP), een internationale samenwerking van academische instellingen die samen twee robotobservatoria exploiteerden, één op het noordelijk halfrond en de andere in het zuiden. Elk observatorium gebruikte een reeks groothoekcamera's om de helderheid van duizenden individuele sterren aan de hele hemel te meten.
In gegevens verzameld tussen 2006 en 2008, en opnieuw van 2011 tot 2012, heeft het WASP-Zuid-observatorium periodieke transits, of dips in het licht, van de ster WASP-193 gedetecteerd. Astronomen hebben vastgesteld dat de periodieke helderheidsdalingen van de ster consistent waren met het feit dat er elke 6,25 dagen een planeet voor de ster langs passeert. De wetenschappers maten bij elke doorgang de hoeveelheid licht die de planeet blokkeerde, waardoor ze een schatting kregen van de omvang van de planeet.
Het team gebruikte vervolgens de observatoria TRAPPIST-South en SPECULOOS-South – onder leiding van Michaël Gillon, FNRS-onderzoeksdirecteur en astrofysicus aan de ULiège – gelegen in de Atacama-woestijn in Chili om het planetaire signaal in verschillende golflengten te meten en de planetaire aard van de sterren te valideren. verduisterend object.
Ten slotte gebruikten ze ook spectroscopische waarnemingen verzameld door de HARPS- en CORALIE-spectrografen – eveneens gevestigd in Chili (ESO) – om de massa van de planeet te meten.
Tot hun grote verrassing onthulden de verzamelde metingen een extreem lage dichtheid voor de planeet. De massa en de grootte ervan, zo berekenden ze, waren respectievelijk ongeveer 0,14 en 1,5 van die van Jupiter. De resulterende dichtheid kwam uit op ongeveer 0,059 gram per kubieke centimeter.
De dichtheid van Jupiter is daarentegen ongeveer 1,33 gram per kubieke centimeter; en de aarde is substantieel 5,51 gram per kubieke centimeter. Een van de materialen die qua dichtheid het dichtst bij de nieuwe, gezwollen planeet liggen, is suikerspin, met een dichtheid van ongeveer 0,05 gram per kubieke centimeter.
‘De planeet is zo licht dat het moeilijk is om een soortgelijk vast materiaal te bedenken’, zegt Julien de Wit, professor aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en co-auteur. "De reden waarom het dicht bij suikerspin ligt, is omdat beide vrijwel uit lucht bestaan. De planeet is eigenlijk super donzig."
De onderzoekers vermoeden dat de nieuwe planeet grotendeels uit waterstof en helium bestaat, net als de meeste andere gasreuzen in de Melkweg. Voor WASP-193b vormen deze gassen waarschijnlijk een enorm opgeblazen atmosfeer die zich tienduizenden kilometers verder uitstrekt dan de atmosfeer van Jupiter zelf. Hoe een planeet precies zoveel kan opblazen is een vraag die nog geen bestaande theorie over planetaire vorming kan beantwoorden. Het vereist zeker een aanzienlijke hoeveelheid energie diep in het binnenste van de planeet, maar de details van het mechanisme zijn nog niet duidelijk.
‘We weten niet waar we deze planeet moeten plaatsen in alle vormingstheorieën die we nu hebben, omdat het een uitbijter is van alle theorieën. We kunnen niet verklaren hoe deze planeet werd gevormd. Als we beter naar de atmosfeer kijken, kunnen we beperkingen opleggen. een evolutionair pad van deze planeet", voegt Francisco Pozuelos toe, astronoom aan het Instituto de Astrofisica de Andalucia (IAA-CSIC, Granada, Spanje).
“WASP-193b is een kosmisch mysterie. Om het op te lossen zal wat meer observationeel en theoretisch werk nodig zijn, met name om de atmosferische eigenschappen ervan te meten met de JWST-ruimtetelescoop en om ze te confronteren met verschillende theoretische mechanismen die mogelijk tot zo’n extreme inflatie leiden”, besluit Barkaoui.