Nyupptäckt planet skulle flyta som en kork

Gasjättar som Jupiter och Saturnus har en mycket lägre täthet, densitet, än steniga planeter som jorden och Mars. Medan de jordlika planeterna har en densitet ungefär mellan fyra och sex gånger vattnets så ligger jätteplaneterna mellan två gånger vattnets och strax under vattnets. Saturnus har faktiskt så låg densitet att den skulle flyta.

Nu har europeiska astronomer verksamma i Storbritannien och USA upptäckt tre planeter runt andra stjärnor som får till och med Saturnus att framstå som en blyklump.

Gasjättar och isjättar

Anledningen till jätteplaneternas olika densiteter är i mångt och mycket att de bildades på olika avstånd från solen.

– Långt ut i solsystemet bestod mer av materien av isar av olika slag. Is är ett bra byggmaterial för att snabbt bygga upp planetkroppar. Därför kunde de lätt samla på sig massa. När tillräckligt med ismassa byggts upp börjar kroppen dra till sig gas.

Uranus och Neptunus är därför så kallade isjättar. Därför är de tätare än Jupiter och Saturnus, säger Samuel Regandell, som forskar på planetbildning vid Uppsala universitet.

Den slutliga densiteten beror också på hur fort planeten bildas. När en planet når tillräcklig massa så börjar den kunna suga upp material från den skiva av stoft och gas som planeterna bildas ur. Samtidigt som planeterna bildas försvinner hela tiden materia ur skivan, både genom att den del faller in i stjärnan och genom att stjärnvinden blåser bort en del.

– Växer planeten fort finns det helt enkelt mer materia för den att suga upp, säger Samuel Regandell. Hinner den suga upp mer gas blir också densiteten lägre. Det säger i alla fall teorin. Att Saturnus har lägre densitet än Jupiter kan också ha att göra med att det var en annan ämnesfördelning i den delen av skivan. Men också på att gas beter sig som den under så extrema förhållanden som finns djupt inne i en gasjättars inre. Lägger man till mer massa kommer helt enkelt jätten att bli allt kompaktare.

Heta jättar

En av de tre udda planeterna har varit känd ända sedan 1999. Men det var inte förrän astronomerna i rask följd hittade två till alldeles nyligen som de på allvar började fundera.

Den första av de två upptäcktes genom att ljusstyrkan hos stjärnan den kretsar kring sjönk med 1,5 procent med en period på 4,5 dagar. Ytterligare observationer visade att stjärnan var omgiven av en planet som var hälften som massiv som Jupiter. Av förmörkelsen att döma var dock planeten 38 procent bredare än Jupiter. Delvis beror detta på att den ligger så nära sin sol, och sväller av hettan. Yttertemperaturen kan ligga närmare tusen grader. Men trots detta är den ändå betydligt större än teorierna förutspår.

Den andra nyupptäckta planeten är aningen mindre massiv än Jupiter men med en diameter som är ungefär 30 procent större. Den kretsar också väldigt tätt inpå sin sol, och gör ett varv på bara 2,5 dagar.

Okänt territorium

Orsaken till nytillskottens låga densitet är astronomerna än så länge inte helt på det klara med.

– Det här har blivit ett hett diskussionsämne. De modeller vi har av planeter säger att de borde vara kompaktare än de är. Bland annat har man fundera på om avancerade vädersystem orsakar strömningar i gasen som förflyttar materia och energi och på något sätt blåser upp planeterna. Man har också diskuterat om det skulle kunna finnas någon process som kan separera de olika gaserna i jättens atmosfär. Det skulle kunna frigöra värme som puffar upp planeten. Men allt det här är extremt spekulativt. Vi vet helt enkelt inte.

Samuel Regandell påpekar att detta har rätt mycket att göra med att man har problem med att förstå hur planeter hamnar där de hamnar.

– De allra flesta man hittat på det här avståndet från sina solar är så kompakta som de "ska" vara. Kunde vi veta vad som för jätteplaneter så nära sina solar som de är så skulle vi kanske kunna göra bättre uppskattningar. Så det vi behöver är mer observationsdata. Vi måste exempelvis ta reda på vad de består av för att verkligen få en uppfattning om vad som pågår. Men vi behöver också bättre modeller och teorier som inkluderar mer realistisk fysik. Utan dem kan vi ändå inte tolka observationerna korrekt ...

Få – men förmodligen många

De tre "fluffiga" planeter som astronomerna nu hittat kan tyckas som en droppe i havet jämfört med de över 200 exoplaneter som hittats. Därför borde de vara rätt ovanliga, kan man tycka. Men de är nog tvärtom rätt vanliga

Alla tre hittades genom att man observerade en tillfällig försvagning av stjärnans ljus när planeten passerade framför den. Detta är ett rätt ovanligt sätt att hitta planeter på.

– Planeter där man har den här typen av transitdata på är bara tolv stycken. De här planeterna är alltså tre av tolv, säger Samuel Regandell. Det säger att de inte borde vara särskilt ovanliga.

Transiterande planeter – de som passerar direkt i linje mellan oss och dess sol – är de enda vi kan mäta diametern på. De andra planeterna som upptäckts runt andra stjärnor har upptäckts genom att de drar i sin sol och därför får den att vagga fram genom rymden. Detta vaggande sätter sedan karaktäristiska spår i det ljus som når oss från stjärnan.

Med denna metod finns dock inga möjligheter att få reda på planeternas diametrar. Därför vet inte astronomerna hur många korkplaneter det döljer sig bland det de hittills upptäckt.