С каждой новой открытой инопланетной планетой астрономический каталог причудливых миров и систем расширяется. "Горячие юпитеры" прижимаются к своим звездам ближе, чем Меркурий. "Циркумбинарные" планеты обращаются вокруг двух звезд одновременно. Одна "суперземля" покрыта слоем воды, настолько горячей, что она одновременно является жидкостью и газом. И около дюжины планет (из тысяч открытых на сегодняшний день) кажутся невероятно легкими для своих гигантских размеров.
Мы знали, что они имеют низкую плотность", - сказала в пресс-релизе Джессика Либби-Робертс, аспирантка Университета Колорадо в Боулдере, изучающая эти "мутные" миры. "Но когда вы представляете себе шарик сахарной ваты размером с Юпитер - это действительно низкая плотность".
Исследователи экзопланет называют эти легковесы "суперпыхами" из-за их чрезвычайно низкой средней плотности - менее одной десятой грамма на кубический сантиметр. Это очень похоже на плотность сахарной ваты и более чем в десятки раз воздушнее газового гиганта Юпитера. Такая воздушность, скорее всего, обусловлена тем, что атмосфера планеты простирается гораздо дальше в космос, чем атмосферы каменистых планет или большинства газовых гигантов. Однако этот избыток пуха создает проблемы для теорий формирования планет. В 2016 году было выдвинуто предположение, что такие миры рождаются в ледяных сферах вдали от своих солнц, где более низкие температуры могли ускорить процесс формирования их огромных атмосфер, а затем перемещаются внутрь, туда, где наблюдаются нынешние кандидаты. Недавнее исследование, результаты которого скоро будут опубликованы в журнале The Astronomical Journal, использует новые наблюдения Хаббла для проверки одного из предсказаний этой теории - что лед, накопленный во время их формирования, должен сохраняться в виде воды в их атмосферах сегодня. Но поиски не увенчались успехом, что заставило пересмотреть трактовку пушистых миров.
"Мы ожидали найти воду, но не смогли обнаружить признаков какой-либо молекулы", - сказала Либби-Робертс. "Это определенно заставило нас искать, что же здесь может происходить".
Исследователи направили космический телескоп Хаббл на звезду Кеплер-51, когда два из трех суперпухов этой системы по очереди проходили перед ней, и зафиксировали результирующее затемнение в различных цветах света. Различные молекулы - например, вода - по-разному блокируют свет, поэтому если планета выглядит больше или меньше при наблюдении в определенных длинах волн, астрономы могут сделать вывод о молекулярных составляющих ее атмосферы.
Однако дуэт суперпухляков Кеплера-51 выглядел одинаково в каждом из наблюдений Хаббла. Такое однообразие может свидетельствовать о том, что объемные атмосферы планет заполнены только сухими водородом и гелием, но такой вывод противоречит тому, как, вероятно, формируются подобные миры. Скорее, исследователи предполагают, что планеты покрыты густыми серыми облаками. Они могут блокировать более разнообразный свет из нижних слоев, который может содержать следы воды, которые они искали, от попадания в поле зрения Хаббла. Либби-Робертс сравнивает облачный покров с облаками на луне Сатурна Титане, который полностью окутан желтой дымкой.
"Если на метан попадает ультрафиолетовый свет, он образует дымку", - говорит Либби-Робертс. "Это Титан в двух словах".
Если суперпушинки действительно так похожи на конфеты, как кажется (ошибки в измерении их массы разрешили бы загадку другим способом, отмечают авторы), они не останутся пушистыми навсегда. Миры "Кеплера" вращаются так близко к своей звезде, что ее энергия должна выдувать миллиарды тонн пуха в космос каждую секунду, рассчитали исследователи с помощью модели. При такой скорости одна из планет естественным образом превратится в более распространенный тип экзопланет - "субнептун" - примерно через пять миллиардов лет. Другая останется обычно легкой, но потеряет свой статус суперпухлой. Система Kepler-51, пишут исследователи, может представлять собой снимок мини-Нептунов и больших Земель в их "подростковом" возрасте (что для планет означает их первый миллиард или около того лет жизни).
С другой стороны, другие исследователи задаются вопросом, не является ли этот класс планет не более чем сладким сном. Ранее в этом году исследователи, стоящие за теорией образования слоеного шара 2016 года, выдвинули версию о том, что планеты могут выбрасывать облака пыли, увеличивая их видимый размер. Или же длинные провалы, наблюдаемые Хабблом и другими телескопами, когда планеты проходят перед своей звездой, могут происходить от колец, похожих на кольца Сатурна, которые также преувеличивают истинные размеры планет. Другая команда рассмотрела эту теорию в ноябре и обнаружила, что она соответствует некоторым из этих загадочных планет, но не другим.
Чтобы глубже изучить пушистые миры, исследователи ждут появления космического телескопа Джеймса Уэбба. После запуска, который запланирован на 2021 год, зоркие глаза прибора смогут разглядеть достаточно деталей в тусклом свете Kepler-51 и подобных звезд-хозяев, чтобы различить инопланетные кольцевые миры, пылевые потоки и суперпушинки.