Alig több mint 1000 fényévnyire felfedeztek két bolygót, amelyek sűrűsége elképesztően alacsony. Bár ilyen „felfúvódott” bolygókat már korábban is láttak a szakértők, ez a felfedezés különösen váratlan, mert mindkettő ugyanazon csillag körül kering, és nem különösebben forróak.
A Föld átlagos sűrűsége 5,51 gramm/köbcentiméter, ami szűken megelőzi a Merkúrét, és ezzel a Naprendszer legsűrűbb bolygójának számít. A gázóriások sűrűsége ennél sokkal alacsonyabb, mivel viszonylag apró szilárd magjukat rengeteg gáz veszi körül: a Jupiter sűrűsége 1,33 g/cm³, a Szaturnuszé pedig alacsonyabb, mint a vízé.
Természetesnek tűnt, hogy más csillagok körül keringő bolygók (exobolygók) felfedezésével a sűrűségi tartomány kiszélesedik, de a csillagászokat is megdöbbentette, hogy milyen tágak a határok. 2022-ben találtak egy olyan bolygót, amelynek sűrűsége olyan alacsony volt, hogy a mályvacukorhoz hasonlították. A mindössze 0,27 g/cm³ sűrűségű TOI-3757b a Szaturnusz sűrűségének kevesebb felével rendelkezik, és kényelmesen lebegne a forró csokoládéban, ha találnák hozzá egy kellően nagy bögrét.
Ez azonban még csak a kezdet volt, hiszen később olyan könnyű bolygókat fedeztek fel, amelyek már inkább a vattacukorra hasonlítanak. Bár nem értjük teljesen, hogyan alakultak ki ezek a planéták, egyik figyelemre méltó jellemzőjük, hogy többségük nagyon közel kering csillagához, és nyilvánvalónak tűnik, hogy a hő fújja fel őket.
Az újonnan azonosított TOI-791 nevű rendszer azonban tovább növeli a káoszt. A TOI-791b sűrűsége becslések szerint 0,038 g/cm³, ami szinte pontosan megegyezik a jelenlegi rekordtartóéval, a TOI-791c sűrűsége pedig 0,047 g/cm³, ami még mindig kevesebb, mint a Föld sűrűségének 1 százaléka. Bár mindkettő közelebb kering a csillagához, mint a Föld a Naphoz, és a TOI-791 meglehetősen fényes, egyik bolygó sincs kitéve olyan perzselő hőnek, mint sok más felpuffadt égitest.
Ennek ellenére ezek a valaha felfedezett legnagyobb bolygók, amelyek sűrűsége 0,05 g/cm³ alatt van. „Csak egy maroknyi ilyen felpuffadt bolygóról van tudomásunk, és még ritkább, hogy kettőt is találjunk ugyanabban a rendszerben. Rendkívül alacsony sűrűségük miatt ezek lenyűgöző kutatási célpontok a bolygórendszerek kialakulásának és fejlődésének megértése szempontjából” – nyilatkozta George Dransfield, az Oxfordi Egyetem kutatója.
Egy exobolygó sűrűségének megállapításához ismernünk kell a tömegét – amelyet a csillagra gyakorolt gravitációs hatása alapján számíthatunk ki – és a felszínének területét, amit abból a fényből lehet meghatározni, amelyet kitakar, amikor a csillag és köztünk halad el. Sok exobolygók esetében csak az egyik vagy csak a másik adat áll rendelkezésre, így sűrűségüket csupán becsülni tudjuk.
A TOI-791b és c bolygókat a TESS űrtávcső által rögzített átvonulások alapján fedezték fel, amikor azok elhaladtak köztünk és csillaguk között. A rendszert annyira érdekesnek tartották a kutatók, hogy több más távcsővel is vizsgálni kezdték. Különösen hasznos volt ehhez az Antarktiszon található ASTEP, amely egy 11 órás átvonulás teljes időtartamát rögzíteni tudta.
„Ez a rendszer egyedülálló laboratóriumot kínál a felpuffadt bolygók kialakulásának és fejlődésének megértéséhez. Javasoljuk, hogy a James Webb űrtávcső segítségével végezzenek űrből történő megfigyeléseket annak felmérésére, hogy a légkör tartalmaz-e szén-, nitrogén- és oxigéntartalmú vegyületeket, ami új betekintést nyújthatna ezeknek a szokatlan bolygóknak a kialakulásába” – mondja Amoury Triaud professzor, a Birminghami Egyetem kutatója.
Az ultraalacsony sűrűségű bolygókra vonatkozó legelterjedtebb magyarázat az, hogy ezek a csillaguktól távol keletkeztek – ahol a hidrogén és a hélium sokkal gyakoribb, mint a nehezebb elemek –, majd befelé vándoroltak, ahol a hő hatására megduzzadtak. Az, hogy egy rendszerben két bolygó is megtette ezt az utat, arra utal, hogy valószínűleg együtt haladtak befelé, és ezt a sejtést erősíti pályaidejük 5:3-as aránya is.
