Uboga atmosfera odległej planety przeczy teoriom astrofizyków
Niezwykła obserwacja planety określanej jako „Ciepły Neptun” przynieść może przełom w rozważaniach, jak powstawały i rozwijały się planety w odległych galaktykach. Jej atmosfera uboga w ciężkie pierwiastki jest czymś zupełnie przeciwnym, niż zjawiska znane nam z naszego Układu Słonecznego.
Międzynarodowy zespół badawczy, współprowadzony przez Hannah Wakeford z NASA i prof. Davida Singa z Uniwersytetu w Exeter, przeprowadził jedne z najdokładniejszych jak dotąd studiów nad „Ciepłym Neptunem” – planetą podobną pod względem wielkości do Neptuna, ale orbitującą znacznie bliżej swojego słońca.
Pionierskie badania pokazują, że ta egzoplaneta (planeta spoza Układu Słonecznego) nazwana HAT-P-26b – znajdująca się około 430 lat świetlnych od Ziemi – ma atmosferę składającą się prawie wyłącznie z wodoru i helu i dość wyraźnie zachmurzone niebo.
Oznacza to, że obserwowana planeta uformowała się w niewielkiej odległości od swojego słońca albo znacznie później w rozwoju układu słonecznego niż wielkie lodowe planety, takie jak – w naszym Układzie Słonecznym – Neptun i Uran.
Najistotniejsze jest to, że opisywane tu odkrycie może zmienić to, jak naukowcy postrzegają narodziny i rozwój układów gwiezdnych w odległych galaktykach.
– To ekscytujące odkrycie pokazuje, że w atmosferach takich planet może panować znacznie większe zróżnicowanie niż przypuszczaliśmy – mówi prof. Sing z Wydziału Astrofizyki Uniwersytetu w Exeter – Ten „Ciepły Neptun” jest znacznie mniejszy niż planety, które jak dotąd mogliśmy opisać, dlatego odkrycia opisujące jego atmosferę mogą okazać się krokiem milowym w naszej pogoni za wiedzą o tym, jak zbudowane są różne układy słoneczne i jak one wyglądają w porównaniu z naszym układem.
\W celu analizy atmosfery panującej na tej planecie badacze użyli danych zebranych w czasie, kiedy planeta z obserwowanej perspektywy znajdowała się przed swoją gwiazdą. Zjawisko to w astronomii nazywamy tranzytem. W jego trakcie promienie światła gwiazdy filtrują atmosferę planety, która absorbuje niektóre długości fal, inne zaś przepuszcza. Obserwując zmiany w świetle, odbieranym przez nas a przefiltrowanym przez atmosferę danej planety, badacze mogą opracować jej skład chemiczny.
W tym przypadku zespół badaczy zebrał dane z czterech niezależnych transmisji z Teleskopu Hubble'a i dwóch z Teleskopu Spitzera (obu należących do NASA). Analizy dostarczyły wystarczającą ilość danych, żeby stwierdzić, że atmosfera HAT-P-26b jest dość mało zachmurzona i posiada wyraźne oznaki obecności wody. To dalej pozwoliło na określenie poziomu metaliczności planety – na ile jest ona bogata w pierwiastki cięższe niż wodór i hel. Te dane są zaś potrzebne po to, żeby określić w jaki sposób dana planeta została uformowana.
Metaliczność planety określa się w odniesieniu do słońca. W naszym układzie gazowe planety takie jak Jowisz i Saturn mają metaliczność odpowiednio 5 i 10 razy większą niż słońce, co znaczy że zbudowane są prawie wyłącznie z lekkich metali – wodoru i helu. Bogatsze w metale ciężkie małe planety – Neptun i Uran mają metaliczność niemal 100 razy większą niż słońce.
Według naukowych hipotez, kiedy Układ Słoneczny nabierał swoich kształtów, Neptun i Uran powstawały na obrzeżach wielkiego dysku pyłu, gazu i kosmicznych odpadów, które wirowały wokół niedojrzałego jeszcze słońca. Rodzące się planety były więc bombardowane przez kosmiczne lodowe odpady, bogate w ciężkie pierwiastki. Jowisz i Saturn, dla odmiany, uformowały się w cieplejszej części układu i nie spotkały na swojej drodze tylu kosmicznych odpadów.
Tymczasem HAT-P-26b idzie na przekór tym koncepcjom, ponieważ poziom jego metaliczności to zaledwie 4,8. To zaskakujące odkrycie, które badacze przyjmują, jako wielkie wyzwanie dla przyszłych badań.
Badania opisane zostały w czasopiśmie „Science”, 11 maja 2017 roku.
Źródło: Primitive atmosphere discovered around ‘Warm Neptune’ na stronie Uniwesytetu w Exeter.
