Astronomowie odkryli ciekawą egzoplanetę o niezwykle niskiej gęstości objętościowej – prawie 15 razy mniejszej niż Jowisza i 60 razy mniejszej niż ziemska. Pierwsze widmo atmosfery tej planety dostarcza wskazówek na temat przyczyny tej niezwykłej właściwości.
HIP 41378 f jest jedną z najmniej gęstych znanych egzoplanet – jej gęstość wynosi zaledwie 0,09 g/cm3, ale nie jest jeszcze jasne, dlaczego ta planeta jest tak luźno upakowana. HIP 41378 f może być przykładem rzadkiej klasy egzoplanet o bardzo niskiej gęstości, które zawierają znacznie więcej gazu, niż można by się spodziewać po ich masie. Z drugiej strony, niska gęstość nasypowa planety może być tylko sztuczką krzywej blasku – jeżeli planeta ma pierścienie, jej promień może wydawać się sztucznie powiększony, co obniża obliczoną gęstość nasypową.
Obie możliwości są ekscytujące, ponieważ naukowcy odkryli zaledwie kilka tego typu planet i nie udało im się jeszcze ostatecznie wykryć pierścieni wokół żadnej egzoplanety. Teraz zespół kierowany przez Munazzę Alam (Carnegie Earth & Planets Laboratory and Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian) zebrał pierwsze widmo transmisji atmosfery HIP 41378 f w bliskiej podczerwieni, aby lepiej zrozumieć tę niezwykłą planetę. Praca na ten temat została opublikowana w „The Astrophysical Journal Letters”.
Alam i jej współpracownicy użyli Kosmicznego Teleskopu Hubble’a do zmierzenia światła, które przenika przez atmosferę HIP 41378 f podczas 19-godzinnego tranzytu planety przed tarczą jej gwiazdy macierzystej. Zespół odkrył, że widmo HIP 41378 f jest prawie pozbawione cech charakterystycznych; brak im charakterystycznych spadków, które sygnalizują absorpcję światła przez cząsteczki w atmosferze.
Używając jednowymiarowych modeli atmosfery, autorzy artykułu byli w stanie wykluczyć istnienie wokół tej egzoplanety czystej atmosfery bogatej w wodór i hel. Stwierdzili jednak, że prawie płaskie widmo planety jest zgodne z wieloma scenariuszami: HIP 41378 f może mieć atmosferę wyjątkowo bogatą w pierwiastki cięższe od helu, warstwę zamglenia lub pierścienie. Autorzy obliczyli, że rzeczywisty promień HIP 41378 f byłby o około 60% mniejszy niż obecnie szacowany, co prowadzi do gęstości nasypowej wynoszącej 1,2 g/cm3, czyli mniej więcej takiej, jaką mają Jowisz i Uran.
Brak wykrytych cech spektralnych HIP 41378 f nie oznacza, że nie możemy dowiedzieć się więcej o atmosferze planety. Pomiar widma transmisji planety przy dłuższych falach może pomóc w rozróżnieniu możliwości, ponieważ zamglona atmosfera wywołałaby tranzyty na różnych głębokościach przy różnych długościach fal, podczas gdy obecność pierścieni powodowałaby mniejsze zmiany.
Autorzy zbadali możliwość zaobserwowania HIP 41378 f przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) i stwierdzili, że instrumenty na podczerwień tego teleskopu są wystarczająco czułe, aby rozróżnić konkurujące ze sobą scenariusze. Przy okresie orbitalnym egzoplanety HIP 41378 f wynoszącym około półtora roku ziemskiego JWST będzie mieć tylko kilka okazji do zaobserwowania jej tranzytu przed jej gwiazdą macierzystą podczas planowanej pięcioletniej misji. Alam i jej współpracownicy wykorzystali czas zaobserwowanego tranzytu do zaktualizowania przewidywań dla przyszłych tranzytów HIP 41378 f; ten rok i połowa 2024 roku przyniosą nowe możliwości badania tego kuszącego odległego świata!
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Źródło: AAS
Więcej informacji:
- First Look at an Unusual Exoplanet’s Atmosphere
- The First Near-infrared Transmission Spectrum of HIP 41378 f, A Low-mass Temperate Jovian World in a Multiplanet System
Na ilustracji: Wizualizacja HIP 41378 f, gazowej planety znajdującej się 347 lat świetlnych od Ziemi. Źródło: NASA Exoplanet Catalog
