Planeetat, jotka ovat kevyempiä kuin pumpulikarkit?
Tiedän, tiedän – tämä kuulostaa hullulta. Mutta tähtitieteilijät ovat oikeasti löytäneet kaksi planeettaa, joiden tiheys on pienempi kuin pumpulimaisen karvaisten herkkujen. Jossain Eteläisen taivaan Kalat-tähdistössä pyörii maailmoja, jotka ovat rakenteeltaan löyhempiä kuin huvipuistojen sokerivaa'at.
Oxfordin yliopiston tutkijat tekivät löydön yhdessä Ranskan ja Britannian kollegoidensa kanssa. Ja hei, tämä on yksi viihdyttävimmistä avaruusjutuista pitkään aikaan.
Tutuiksi TOI-791 b ja TOI-791 c
Nämä kaksi planeettaa kiertävät tähteä noin 1110 valovuoden päässä Maasta. Ne ovat kooltaan Jupiterin luokkaa – siis Aurinkokunnan jättiläisiä. Mutta tässä tulee se mielenkiintoinen juttu.
Jupiter on tiheä. Sen tiheys on noin 1,33 grammaa kuutiosenttimetrissä. Kun sitä vertaa näihin uusiin tulokkaisiin: toinen on vain 0,038 ja toinen 0,047 grammaa kuutiosenttimetrissä. Jupiter on siis 28–35 kertaa tiheämpi kuin nämä kaksi pumpulikarkkimaailmaa.
Vertailun vuoksi: oikea pumpulikarkki on noin 0,05 grammaa kuutiosenttimetrissä. Jos heittäisit karamellin halki avaruuteen, se olisi tiheämpi kuin nämä planeetat kokonaisuudessaan. Aika hurjaa, eikö?
Tavalliset ihmiset bongasivat ne ensimmäisinä
Tässä tarinassa on ihana yksityiskohta: kansalaisaktiivit osallistuivat etsintään. Planet Hunters TESS -hanke, jossa vapaaehtoiset analysoivat avaruusteleskoopin dataa, huomasi planeetat jo vuosina 2019 ja 2023. Ei tarvita tohtorin hattua ollakseen osa jotain isompaa.
Datan keräsi NASAn TESS-satelliitti. Se seuraa tähtien kirkkausmuutoksia – pieniä himmentymiä, jotka voivat tarkoittaa, että planeetta kulkee tähden editse. Kun tällaisia himmentymiä alkoi näkyä TOI-791-systeemissä, tutkijat tajusivat olevansa jäljillä.
Miksi Etelämanner oli ratkaiseva
Tämä yksityiskohta koukutti minut: osa havainnoista tehtiin Antarktikselta. Siellä sijaitseva Concordan aseman ASTEP-teleskooppi seurasi systeemiä vuosien ajan.
Miksi juuri Etelämanner? Koska näiden planeettojen ylikulku tähden editse kestää yli 11 tuntia. Se on hurjan pitkä aika. Useimmat maanpäälliset teleskoopit eivät pysty seuraamaan noin pitkään keskeytyksettä päivänvalon tai sään vuoksi. Mutta Etelämantereella talvikuukausina on viikkoja yhtenäistä pimeyttä. Tutkijat saattoivat katsoa planeettojen ylikulkuja tunteja putkeen. Tutkimuksen mukaan nämä ovat pisimmät yhtäjaksoiset maanpäälliset planeettojen ylikulkuhavainnot koskaan.
Siinä on sitkeyttä. Antarktisten tutkijoiden pakkasessa kylmää kestäessään vain katsomassa planeettoja. Sellaista tieteelle omistautumista.
Ne tanssivat toistensa ympärillä
Nämä planeetat eivät pyöri sattumanvaraisesti – niiden välillä on gravitaatiovalssi. Tarkemmin sanottuna ne ovat 5:3 tarkkuudella synkronoidussa resonanssissa. Mitä se tarkoittaa käytännössä? Sisempi planeetta ehtii viisi kierrosta samalla kun ulompi tekee melkein tasan kolme. Ne vetävät toisiaan puoleensa, ja nämä gravitaatiohörnyt aiheuttavat pieniä aikavariaatioita ylikulkuihin.
Tutkijat mittasivat näitä pieniä aikamuutoksia selvittääkseen planeettojen massat. Nerokasta, oikeastaan. Kuin kuuntelisi kahta muusikkoa soittamassa hieman epäsynkronissa ja käyttäisi sitä tietoa sijainnin päättelemiseen.
Miten planeetta voi olla näin kevyt?
Tässä kohtaa ollaan aidosti mysteerin äärellä. Miten kokonainen planeetta voi olla vähemmän tiheä kuin sokeri?
Johtava teoria ehdottaa, että näillä planeetoilla on valtavat, pääosin vedystä ja heliumia sisältävät kaasukehät. Ajattele niin: on pieni kivinen ydin, mutta sen ympärillä on tämä valtava, löysä kaasuvaippa. Kaasu vie tilaa, mutta ei paljon massaa – siksi kokonaistiheys on yllättävän pieni.
Tutkijoiden mukaan nämä pöyhkeät kaasukehät saattavat syntyä, kun planeetat ovat paljon kauempana tähdestään, protoplanetaarisen kiekkon kylmissä ulko-osissa. Siellä kaasu kertyy helpommin kiinteän ytimen ympärille.
Ongelma: nämä planeetat vaikuttavat olevan nyt paljon lähempänä tähteään kuin missä ne todennäköisesti syntyivät. Jotain on täytynyt vetää niitä sisäänpäin ajan myötä. Mutta mitä? Siinä on tutkijoille vielä selvitettävää.
Niitä on vain kourallinen
Näitä superpöyhkeitä planeettoja on äärimmäisen vähän. Koko universumista tunnetaan vain neljä muuta planeettasysteemiä, joissa on useita superpöyhkiä planeettoja. Neljä! Miljardien tähtien joukosta ne voi laskea yhden käden sormilla. Siksi kahden löytäminen samasta systeemistä on niin merkittävää – ainutlaatuinen tilaisuus ymmärtää näiden outojen maailmojen syntyä ja kehitystä.
Oxforadin tohtori George Dransfield tiivisti hyvin: "Näitä äärimmäisen pöyhkeitä planeettoja tunnetaan vain kourallinen, ja kahden löytäminen samasta systeemistä on vielä harvinaisempaa. Niiden poikkeuksellisen pieni tiheys tekee niistä kiehtovia kohteita ymmärtää planeettasysteemien muodostumista ja kehitystä."
Mitä seuraavaksi?
Tutkijaryhmä haluaa suunnata James Webb -avaruusteleskoopin näihin maailmoihin. He toivovat löytävänsä hiiltä, typpeä ja happea sisältäviä yhdisteitä, jotka kertoisivat näiden planeettojen alkuperästä ja koostumuksesta.
En tiedä teistä, mutta minä odotan innolla tuloksia. Universumi yllättää meidät jatkuvasti maailmoilla, jotka eivät käyttäydy odotetulla tavalla. Ja juuri se tekee tähtitieteestä niin jännittävää. Aina kun luulemme ymmärtävämme planeettoja, jokin tällainen muistuttaa, kuinka paljon on vielä opittavaa.
Joten nostetaan malja pöyhkeille planeetoille – niille pumpulikarkkien kaltaisille jättiläisille, jotka pyörivät kaukaisen tähden ympärillä, valovuosien päässä kaikesta helposti selitettävästä. Eläkää niin kuinelette, TOI-791 b ja c. Olette outoja, ja se on ihanaa.