Dziwna planeta z atmosferą z metali

Naukowcy dostrzegli ślad obcej planety, której atmosfera jest pod pewnym względem podobna do ziemskiej, choć “trochę” za ciepła jak na nasze upodobania.

Planeta WASP-189b nie jest przy tym nowym odkryciem. Już wcześniej wiedziano, że leży w odległości około 322 lat świetlnych od Ziemi i jest gazowym olbrzymem krążącym wokół swojej gwiazdy 20 razy bliżej niż Ziemia wokół Słońca, co czyni ją bardzo gorącym światem. Niedawno w wyniku nowych badań egzoplanety naukowcy znaleźli pierwsze przesłanki świadczące o tym, że ma ona wysoce złożoną atmosferę, podobną do nieco do ziemskiej.

W przeszłości astronomowie często zakładali, że atmosfery egzoplanet stanowią dość jednolitą powłokę. Jednak nowe wyniki badań pokazują, że nawet atmosfery intensywnie naświetlanych gazowych olbrzymów posiadają złożone, trójwymiarowe struktury.

Omawiane badania opierają się na analizie światła z gwiazdy macierzystej planety – WASP-189 – obserwowanego w czasie, gdy planeta ta z naszego punktu widzenia przechodzi (tranzytuje) przed jej tarczą. Naukowcy wykorzystali w tym celu obserwacje zebrane w 2019 roku przez instrument High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) w Obserwatorium La Silla w Chile, podczas trzech różnych przejść planety przed gwiazdą.

Przyglądając się pierścieniowi światła bezpośrednio otaczającemu cień planety można wówczas badać jej atmosferę, w ogóle nie widząc jej bezpośrednio. Korzystający z tej metody badacze najpierw określają, które długości fal światła emitowanego przez gwiazdę nie docierają do instrumentu, a następnie identyfikują związki chemiczne odpowiedzialne za ich pochłanianie (czynienie niewidocznymi w widmie tej gwiazdy).

Instrument HARPS nie jest przy tym w stanie bezpośrednio określić, w jaki sposób te substancje chemiczne są rozmieszczone w atmosferze, zatem naukowcy nie zaobserwowali na własne oczy układania się atmosfery planety w warstwy. Jednak na wykryte chemiczne wzorce pierwiastków w niej zawartych ma wpływ efekt Dopplera. Ten sam, który sprawia, że sygnał syreny brzmi inaczej podczas zbliżania się i oddalania samochodu. Naukowcy biorący udział w badaniach znaleźli nieco odmienne skutki działania tego zjawiska dla różnych związków chemicznych, co sugeruje, że poruszają się one w atmosferze planety w różny sposób. To stąd wywnioskowano, że posiada ona złożoną strukturę.

Obserwowaną zmienność może wytwarzać na przykład silny wiatr wiejący na WASP-189b. Zdaniem zespołu zjawiska tego rodzaju zachodzą jednak w poszczególnych warstwach. Sygnatury chemiczne pary wodnej i ozonu na Ziemi również w podobny sposób wydawałyby się inaczej zmienione na skutek efektu Dopplera, gdybyśmy mogli obserwować je z dużej odległości, ponieważ związki te występują w przerażających ilościach w różnych warstwach atmosfery.

Wśród zidentyfikowanych przez zespół związków chemicznych w atmosferze dalekiej planety znalazł się jeden szczególnie interesujący. To tlenek tytanu, który, jak sądzą naukowcy, może pochłaniać światło o krótkich długościach fali, podobnie jak ziemska warstwa ozonowa. Badania dowiodły, że w atmosferze WASP-189b znajduje się także kilka metali, w tym żelazo, chrom, magnez i wanad. Choć zazwyczaj nie myślimy o metalach jako gazach, biorąc pod uwagę wysokie temperatury panujące na WASP-189b nie jest to wcale zaskakujące. Przypomnijmy: gwiazda tej planety jest niezwykle gorąca, a planeta znajduje się tak blisko niej, że jej okrążenie zajmuje zaledwie 2,7 dnia ziemskiego.

– Jesteśmy przekonani, że by móc w pełni zrozumieć tą i inne rodzaje planet, w tym te bardziej podobne do Ziemi, musimy docenić trójwymiarową naturę ich atmosfer – podsumowuje w oświadczeniu prasowym Kevin Heng, astrofizyk z Uniwersytetu w Bernie, współautor badań. Na szczęście niedawno wystrzelony w kosmos teleskop Jamesa Webba jest odpowiednio wyposażony do prowadzenia tego rodzaju prace badawczych.

Czytaj więcej: