Gdy bardzo gorąca planeta typu Jowisza – KELT-9b – błyszczy podczas przechodzenia przed tarczą swojej macierzystej gwiazdy, astronomowie mają okazję zbadać jej płonącą atmosferę.
W naszych staraniach, aby dowiedzieć się więcej o światach poza naszym Układem Słonecznym, atmosfera stanowi kluczowy element. Charakterystyka atmosfery egzoplanet może dostarczyć nam wglądu w skład chemiczny i klimat planet, ich ewolucję a nawet – z pewnymi potencjalnymi zastrzeżeniami – ich zdatność do zamieszkania.
W szczególności tranzytujące planety dają nam wyjątkową ku temu okazję. Gdy planeta przechodzi przed gwiazdą macierzystą, krótko obserwujemy światło gwiazdy filtrowane przez atmosferę planety. Gdy zbadamy widmo tego światła, nie tylko możemy zidentyfikować obecność określonych atomów i cząsteczek w atmosferze planety, ale możemy również dowiedzieć się więcej o tym, gdzie się znajdują oraz o właściwościach atmosferycznych w tych lokalizacjach.
W nowym badaniu prowadzonym przez Jake'a Turnera (Cornell University) zespół naukowców zagłębia się w takie widmo transmisji egzoplanety KELT-9b.
KELT-9b to ekstremalny świat. Jest to najgorętsza znana planeta z temperaturą po dziennej stronie przekraczającą 4500K – gorętsza niż wiele gwiazd! Ten bardzo gorący Jowisz krąży w odległości zaledwie 0,035 jednostki astronomicznej od swojej wrzącej gwiazdy typu A lub B, wiruje wokół niej w ciągu zaledwie 1,5 dnia.
Intensywne bombardowanie promieniowaniem KELT-9b prawie na pewno ma swoje następstwa: to energetyczne światło powinno dysocjować cząsteczki na ich atomy składowe, jonizować metale w gorącej atmosferze oraz nadmuchać wodorową otoczkę wokół planety do punktu, w którym gorący gaz ucieka.
Turner i jego współpracownicy badają ekstremalne warunki w atmosferze KELT-9b za pomocą widm transmisyjnych o wysokiej rozdzielczości wykonanych instrumentem CARMENES znajdującym się na 3,5-metrowym teleskopie Calar Alto w Hiszpanii.
Autorzy pracy znajdują linie absorpcyjne wskazujące na obecność zjonizowanego wapnia, Ca II, w widmach atmosfery KELT-9b. To zaledwie drugi przypadek, gdy zaobserwowano Ca II w atmosferze gorącego Jowisza. Znajdują także widoczną absorpcję Hα – dowód, który potwierdza istnienie rozległej powłoki wodorowej otaczającej napromieniowaną planetę.
Dzięki modelowaniu widm, które uzyskują dla KELT-9b, naukowcy są w stanie zidentyfikować ciśnienia, wysokości i temperatury, w których te linie widmowe tworzą się w atmosferze. W badaniu atmosfery odkryli linie Ca II na wysokości 1,32-1,40 promienia planety. Linia Hα dostarcza informacji z wysokości ponad 1,44 promienia planety.
Łącznie te linie absorpcyjne działają jak termometry atmosferyczne, dostarczają obraz profilu temperatury atmosferycznej KELT-9b i zapewniają spojrzenie na energię, która wchodzi i opuszcza atmosferę planety.
Wyniki te pokazują moc wykorzystanej techniki i niezwykłe bogactwo informacji, które możemy uzyskać z odległego światła gwiazdy przefiltrowanego przez atmosferę ekstremalnego świata.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej:
Peering Into the Atmosphere of the Hottest Planet Known
Detection of Ionized Calcium in the Atmosphere of the Ultra-hot Jupiter KELT-9b
Źródło: AASNova
Na zdjęciu: Wizja artystyczna KELT-9b, najgorętszej znanej egzoplanety, i jej uciekająca atmosfera. Źródło: NASA/JPL-Caltech
