Międzynarodowy zespół naukowców postanowił zbadać egzoplanetę Kepler-51 d przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST). Okazało się, że obiekt przeszedł na tle swojej gwiazdy dwie godziny wcześniej niż wskazywały obliczenia.

Po analizie nowych i archiwalnych danych z różnych teleskopów kosmicznych i naziemnych naukowcy ustalili, iż najlepszym wytłumaczeniem tego faktu jest istnienie czwartej planety w systemie Kepler-51. Oddziaływanie grawitacyjne tego obiektu wpływa na orbity pozostałych planet.

Jessica Libby-Roberts, stażystka podoktorska w Center for Exoplanets and Habitable Worlds na Pennsylvania State University (USA), która jest jedną z głównych autorek publikacji wskazuje, że „puszyste” planety są bardzo nietypowymi obiektami ze względu na to, iż mają bardzo małą masę i gęstość.

Badaczka tłumaczy, że trzy wcześniej znane planety, krążące wokół gwiazdy Kepler-51, mają wielkość mniej więcej Saturna, ale masę zaledwie kilkukrotnie większą niż Ziemia. Efektem tego jest gęstość podobna do tej, jaką ma wata cukrowa.

Naukowcy sądzą, że obiekty tego rodzaju mają malutkie jądra i olbrzymie atmosfery złożone z wodoru i helu. Zagadką pozostaje, w jaki sposób powstały i dlaczego ich atmosfery nie zostały zdmuchnięte przez intensywne promieniowanie od młodej gwiazdy.

„Planowaliśmy zbadać tę kwestię przy pomocy Teleskopu Webba, ale teraz musimy wyjaśnić istnienie czwartej planety w tym układzie” - powiedziała Libby-Roberts.

Astronomowie wskazują, że wcześniej nie mieli powodów do wątpliwości, iż trzyplanetarny system jest dobrze opisany. Modelu z powodzeniem użyto np. do przewidzenia momentu tranzytu (przejścia na tle gwiazdy) planety Kepler-51 b w maju 2023 roku. Zjawisko to obserwowano wtedy teleskopem w Apache Point Observatory.

W przypadku Kepler-51 d próbowano obserwować tranzyt teleskopem Penn State Davey Lab w 2022 roku, ale chmury przeszkodziły temu zadaniu. Według obliczeń opartych o system z trzema planetami przewidziano, iż kolejny tranzyt nastąpi w czerwcu 2023 roku. Przygotowano się do obserwacji przy pomocy Teleskopu Webba oraz teleskopu w Apache Point Observatory.

„Na szczęście zaczęliśmy obserwacje kilka godzin przed przewidywanym momentem tranzytu, bowiem odpowiednia godzina minęła, a my nie widzieliśmy zmian w jasności gwiazdy. Po gorączkowym ponownym uruchomieniu modeli i przeanalizowaniu danych okazało się, że niewielki spadek jasności gwiazdy nastąpił natychmiast po rozpoczęciu obserwacji w Apache Point Observatory – dwie godziny wcześniej niż powinien. A okno niepewności w obliczeniach miało zaledwie 15 minut” - zrelacjonowała Libby-Roberts.

Po analizie danych ustalono, iż w systemie jest czwarta planeta, Kepler-51 e, o masie podobnej do trzech pozostałych i okresie obiegu 264 dni. Alternatywą jest masywniejsza planeta na bardzo rozległej orbicie, ale to mniej prawdopodobne.

Nie wiadomo, czy planeta Kepler-51 e jest podobnie „puchowa”, jak pozostałe trzy. Jej orbita jest niewiele większa niż orbita Wenus dookoła Słońca. Znajduje się w ekosferze swojej gwiazdy, czyli w pasie, w którym temperatura jest odpowiednia do tego, aby na powierzchni planety mogła istnieć woda w stanie ciekłym. Od systemu Kepler-51 dzieli nas około 2600 lat świetlnych.

Wyniki badań opisano w artykule, który ukazał się w czasopiśmie naukowym „The Astronomical Journal”.(PAP)

cza/ bar/