NASA:s rymdteleskop James Webb har observerat en ovanligt tjock dimma på exoplaneten Kepler-51d, som döljer dess atmosfäriska sammansättning. Denna superpuffplanet, som är en del av ett sällsynt system med låg densitet runt stjärnan Kepler-51, utmanar standardmodeller för planetbildning. Resultaten, som leddes av Penn State-forskare, publicerades den 16 mars i Astronomical Journal.
Astronomer som använder NASA:s James Webb Space Telescope (JWST) har undersökt Kepler-51d, en av fyra planeter som kretsar kring stjärnan Kepler-51, som ligger 2 615 ljusår bort i konstellationen Cygnus. Denna planet tillhör den sällsynta klassen av superpuffar: lika stor som Saturnus men med bara några gånger jordens massa, vilket gör den till den minst täta och svalaste i sitt system. De tre inre planeterna tros ha små kärnor omslutna av enorma atmosfärer, som liknar sockervadd i densitet, enligt Jessica Libby-Roberts, en tidigare postdoktor vid Penn State och huvudförfattare till studien, nu vid University of Tampa. Hon konstaterade: "Dessa superpuffplaneter med extremt låg densitet är sällsynta och de trotsar den konventionella förståelsen av hur gasjättar bildas. Och om det inte var svårt nog att förklara hur en bildades, så har det här systemet tre! Kepler-51d kretsar på ett avstånd som liknar Venus från solen och saknar en tät kärna, till skillnad från typiska gasjättar som bildas längre ut. Stjärnans aktivitet väcker frågor om hur planeten behåller sin atmosfär mot stjärnvindar, tillade Libby-Roberts. JWST:s Near-Infrared Spectrograph-observationer sträckte sig till 5 mikrometer men upptäckte inga tydliga atmosfäriska signaturer. Istället blockeras ljuset av ett tjockt dimskikt, som är jämförbart med jordens radie och möjligen det största som upptäckts på en planet. Suvrath Mahadevan, professor vid Penn State och medförfattare, jämförde det med diset på Saturnus måne Titan och sa: "Kepler-51d verkar ha en enorm mängd dis - nästan lika stor som jordens radie - vilket skulle vara en av de största vi har sett på en planet hittills. Transitspektroskopi, där stjärnljuset filtreras genom atmosfären, avslöjar vanligtvis sammansättningen, men diset förhindrar detta. Ringar övervägdes men ansågs osannolika på grund av en linjär trend i blockerat ljus vid längre våglängder. Framtida JWST-observationer av Kepler-51b kan klargöra om disiga atmosfärer är vanliga bland superpuffar. Libby-Roberts reflekterade: "Vi har inte hittat ett solsystem som vårt ännu, och att kunna förklara hur alla dessa olika planeter bildades hjälper oss att förstå ... vår plats i universum. Forskningen involverade medarbetare från flera institutioner, med stöd av NASA och Penn State.