WASP-193b, ein neuer Exoplanet, ist 50 % größer als Jupiter, aber siebenmal weniger massereich und weist eine extrem niedrige Dichte auf, die der von Zuckerwatte ähnelt. Seine Zusammensetzung wurde von WASP entdeckt und von Observatorien in Chile bestätigt. Seine Zusammensetzung stellt aktuelle Planetentheorien in Frage und erfordert weitere Untersuchungen. Bildnachweis: SciTechDaily.com

Das Exoplanet Größer, aber siebenmal weniger massiv der Jupiter Es ist der Planet mit der zweitniedrigsten Dichte, der bisher entdeckt wurde.

Ein internationales Team unter der Leitung von Forschern des EXOTIC Laboratory der Universität Lüttich in Zusammenarbeit mit Massachusetts Institute of Technology Das Institut für Astrophysik von Andalusien hat WASP-193b entdeckt, einen Riesenplaneten mit extrem geringer Dichte, der einen entfernten, sonnenähnlichen Stern umkreist.

Ein neu entdeckter Planet, etwa 1.200 Lichtjahre von der Erde entfernt, ist 50 % größer als Jupiter, aber siebenmal weniger massereich. Dies führt zu einer sehr geringen Dichte im Vergleich zur Dichte von Zuckerwatte.

„WASP-193b ist nach Kepler-51d der Planet mit der zweitniedrigsten Dichte, der bisher entdeckt wurde, und er ist viel kleiner“, erklärt Khaled Al-Barqawi, ein Post-Cotrall-Forscher im EXOTIC-Labor von ULiège und Erstautor des im veröffentlichten Artikels Zeitschrift ULiège. Naturastronomie. Seine extrem geringe Dichte macht ihn zu einer echten Anomalie unter den mehr als fünftausend bisher entdeckten Exoplaneten. Diese extrem niedrige Dichte kann nicht durch Standardmodelle bestrahlter Gasriesen reproduziert werden, selbst unter der unrealistischen Annahme einer kernlosen Struktur.

Erste Entdeckung und Beobachtungen

Der neue Planet wurde ursprünglich vom Wide-Angle Planetary Search Project (WASP) beobachtet, einer internationalen Zusammenarbeit zwischen akademischen Institutionen, die gemeinsam zwei Roboterobservatorien betrieben, eines auf der Nordhalbkugel und eines auf der Südhalbkugel. Jedes Observatorium nutzte eine Reihe von Weitwinkelkameras, um die Helligkeit Tausender einzelner Sterne am gesamten Himmel zu messen.

In Daten, die zwischen 2006 und 2008 und erneut zwischen 2011 und 2012 aufgenommen wurden, entdeckte das WASP-South Observatory periodische Transite oder Lichteinbrüche des Sterns WASP-193. Astronomen stellten fest, dass die periodischen Einbrüche in der Helligkeit des Sterns damit vereinbar waren, dass alle 6,25 Tage ein Planet vor dem Stern vorbeizog. Wissenschaftler maßen die Lichtmenge, die der Planet bei jedem Transit blockierte, und lieferten so eine Schätzung der Größe des Planeten.

Künstlerische Darstellung der Dichte von WASP-193b im Vergleich zu Candyfloss. Bildnachweis: Universität Lüttich

Detaillierte Messungen und erstaunliche Dichte

Anschließend nutzte das Team die Observatorien TRAPPIST-South und SPECULOOS-South – betrieben von Michael Gillon, FNRS-Forschungsdirektor und Astrophysiker an der ULiège – in der chilenischen Atacama-Wüste, um das Planetensignal bei verschiedenen Wellenlängen zu messen und die Planetennatur des Planeten zu validieren. Eclipse-Objekt. Schließlich nutzten sie auch spektroskopische Beobachtungen, die von gesammelt wurden Gitarren und das CORALIE-Spektrometer – ebenfalls in Chile gelegen (Eso)- Um die Masse des Planeten zu messen.

Zu ihrer großen Überraschung ergaben die gesammelten Messungen eine äußerst geringe Dichte des Planeten. Sie berechneten, dass seine Masse und sein Volumen etwa 0,14 bzw. 1,5 Jupitermassen betragen. Die resultierende Dichte betrug etwa 0,059 Gramm pro Kubikzentimeter.

Im Gegensatz dazu beträgt die Dichte des Jupiter etwa 1,33 Gramm pro Kubikzentimeter; Die Erde ist 5,51 Gramm pro Kubikzentimeter größer. Eines der Materialien, die der Dichte des neuen Puffplaneten am nächsten kommen, ist Zuckerwatte mit einer Dichte von etwa 0,05 Gramm pro Kubikzentimeter.

Das Geheimnis der Entstehung von WASP-193b

„Der Planet ist so leicht, dass man sich kaum ein ähnliches festes Material vorstellen kann“, sagt Julian de Wit, Professor am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und Co-Autor. „Der Grund dafür, dass es Zuckerwatte ähnelt, liegt darin, dass beide größtenteils aus Luft bestehen. Der Planet ist im Grunde sehr dünn.

Forscher vermuten, dass der neue Planet wie die meisten anderen Gasriesen in der Galaxie hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium besteht. Bei WASP-193b bilden diese Gase wahrscheinlich eine extrem bauschige Atmosphäre, die sich Zehntausende Kilometer über die Jupiteratmosphäre hinaus erstreckt. Wie ein Planet so groß werden konnte, ist eine Frage, die noch keine bestehende Theorie der Planetenentstehung beantworten kann. Es erfordert sicherlich eine große Energiereserve tief im Inneren des Planeten, aber die Einzelheiten des Mechanismus sind noch nicht verstanden.

Zukünftige Forschung und Herausforderungen

„Wir wissen nicht, wo wir diesen Planeten in all den Entstehungstheorien, die wir haben, einordnen sollen, denn er ist ein Ausreißer von allen. Wir können nicht erklären, wie dieser Planet entstanden ist den Entwicklungsweg dieses Planeten“, fügt Francisco Bozuelos, Astronom am Institut für Astrophysik von Andalusien (IAA-CSIC, Granada, Spanien) hinzu.

„Die Lösung dieses Problems erfordert weitere Beobachtungen und theoretische Arbeiten, insbesondere die Messung der Eigenschaften der Atmosphäre mit dem James-Webb-Weltraumteleskop und die Auseinandersetzung mit verschiedenen theoretischen Mechanismen, die zu einer solch extremen Inflation führen könnten“, schließt Khaled Al-Barqawi.

Weitere Informationen zu dieser Entdeckung finden Sie unter Die Entdeckung des Exoplaneten „Zuckerwatte“ schockiert Wissenschaftler.

Referenz: „Eine ausgedehnte Atmosphäre geringer Dichte um den jupitergroßen Planeten WASP-193 b“ von Khaled Al-Barqawi, Francisco J. Bozuelos, Coyle Hillier, Barry Smalley, Louise D. Nielsen, Prajwal Niraula, Michael Gillon, Julian de Wit, Simon Müller, Caroline Dorn, Ravit Held, Emmanuel Jehin, Brice Olivier Demaure, Valérie van Grootel, Abderrahmane Sepkew, Mourad Gashavi, David. Anderson, Zuhair Ben Khaldoun, François Bouchy, Artem Bordanov, Laetitia Delris, Elsa Ducrot, Leonel Garcia, Abdelhadi Al Jabri, Monica Lindell, Pierre F. L. Maxted, Catriona A. Murray, Peter Bellman Pedersen, Didier Kilo, Daniel Sebastian, Oliver Turner, Stefan Audrey, Mathilde Timmermans, Amaury H. M. G. Triode und Richard G. West, 14. Mai 2024, Naturastronomie.
DOI: 10.1038/s41550-024-02259-y