Astronomowie odkrywają coraz więcej planet poza naszym Układem Słonecznym. Niektóre z nich naprawdę zaskakują. Międzynarodowy zespół badaczy ogłosił właśnie przełomowe odkrycie dwóch najlżejszych znanych dotąd olbrzymich planet, których gęstość jest mniejsza niż… waty cukrowej. Egzoplanety TOI-791 b i TOI-791 c krążą wokół gwiazdy podobnej do Słońca, oddalonej o około 1110 lat świetlnych od Ziemi, w gwiazdozbiorze Latającej Ryby (Volans). Opisano je w artykule opublikowanym na łamach prestiżowego czasopisma naukowego "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society".

  • Więcej informacji z Polski i świata znajdziesz na RMF24.pl.

Obie planety są zbliżone rozmiarami do Jowisza, największej planety Układu Słonecznego, jednak ich masa jest zaskakująco niska. TOI-791 b ma gęstość zaledwie 0,038 grama na centymetr sześcienny, a TOI-791 c - 0,047 grama na centymetr sześcienny. Dla porównania, gęstość Jowisza to 1,33 g/cm³, a Ziemi aż 5,5 g/cm³. Nawet wata cukrowa, która jest symbolem lekkości, ma gęstość około 0,05 g/cm³. Obie planety są więc od niej lżejsze.

Tak niska gęstość oznacza, że planety te muszą być niezwykle rozrzedzone i zbudowane głównie z lekkich gazów, takich jak wodór i hel. Astronomowie określają je mianem "super-puszystych", a ich odkrycie rzuca nowe światło na procesy formowania się planet i ewolucji układów planetarnych.

TOI-791 b i TOI-791 c są planetarnym "rodzeństwem", powstały prawdopodobnie z tego samego obłoku gazu i pyłu otaczającego młodą gwiazdę. Są też ze sobą powiązane rzadką relacją grawitacyjną. To tzw. rezonans 5:3, co oznacza, że na każde pięć okrążeń wewnętrznej planety wokół gwiazdy, zewnętrzna wykonuje dokładnie trzy obiegi. Ta interakcja sprawia, że planety regularnie oddziałują na siebie, co powoduje mierzalne przesunięcia w czasie ich tranzytów, czyli momentów, gdy przechodzą na tle tarczy gwiazdy. W całej dotychczasowej historii badań astronomicznych znane są jedynie cztery inne układy, w których występuje więcej niż jedna "super-puszysta" planeta. TOI-791 staje się więc wyjątkowym laboratorium do badania powstawania i ewolucji tego typu obiektów.

Odkrycie jest efektem wieloletnich, międzynarodowych obserwacji, w których wykorzystano dane z różnych teleskopów na całym świecie, w tym z teleskopu ASTEP (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets) zlokalizowanego w stacji Concordia na Antarktydzie. Antarktyczna zima i wielomiesięczne ciemności umożliwiły astronomom prowadzenie nieprzerwanych obserwacji przez długi czas. Dzięki temu udało się z powierzchni Ziemi zarejestrować najdłuższe w historii, trwające ponad 11 godzin, tranzyty planetarne.

Pierwsze sygnały świadczące o istnieniu tych planet zostały wychwycone przez uczestników projektu obywatelskiego Planet Hunters TESS, analizującego dane z satelity TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) należącego do NASA. Następnie naukowcy przeprowadzili szczegółowe pomiary mas i rozmiarów planet, analizując zarówno stopień przyciemnienia gwiazdy podczas tranzytu, jak i subtelne zmiany w czasie tych zjawisk, spowodowane wzajemnym oddziaływaniem grawitacyjnym planet.

Pochodzenie tak niezwykle lekkich planet wciąż pozostaje zagadką. Jedna z wiodących hipotez zakłada, że planety te mają ogromne, bogate w wodór i hel atmosfery, które stanowią znaczną część ich całkowitej masy. Takie gazowe otoczki mogły powstać w chłodnych, zewnętrznych rejonach dysku protoplanetarnego, gdzie gaz mógł szybko gromadzić się wokół skalistego jądra.

Naukowcy planują dalsze badania, w tym obserwacje z wykorzystaniem Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Pozwoli to sprawdzić, czy w atmosferach tych planet obecne są związki węgla, azotu i tlenu, co mogłoby dostarczyć kluczowych informacji na temat ich powstania i ewolucji.