Przejdź do treści

Bezpośrednio z odległej planety: widmowe wskazówki do zagadkowego paradoksu

img

Cl Tau b to paradoksalna planeta, ale nowe badania dotyczące jej masy, jasności i zawartości tlenku węgla w atmosferze zaczynają odpowiadać na pytania, w jaki sposób tak duża planeta mogła się uformować wokół gwiazdy, która ma zaledwie 2 miliony lat.

Astronomowie przedstawili wyniki czteroletniej analizy spektroskopowej w bliskiej podczerwieni promieniowania z Cl Tau b, olbrzymiej egzoplanety krążącej po ciasnej orbicie wokół gwiazdy macierzystej w czasie 9 dni, znajdującej się o 450 lat świetlnych od Ziemi w konstelacji Byka.

Przez dziesięciolecia większość astronomów wierzyła, że planety olbrzymie, takie jak Jowisz i Saturn, tworzą się daleko od swoich gwiazd w czasie 10 mln lat lub więcej. Jednak odkrycie dziesiątek „gorących Jowiszy” doprowadziło do powstania nowych modeli teoretycznych, które opisują, w jaki sposób takie planety mogą się tworzyć.

Johns-Krull, prof. fizyki i astronomii i współautor pracy powiedział, że dzięki swojemu wiekowi, Cl Tau b stała się idealnym kandydatem do obserwacji z użyciem Immersion Grating Infrared Spectrograph (IGRINS), unikalnego instrumentu wysokiej rozdzielczości.

Ponieważ każdy pierwiastek i cząsteczka gwiazdy emituje światło o unikalnym zestawie długości fali, astronomowie mogą szukać określonych sygnatur lub linii widmowych, aby sprawdzić, czy pierwiastek jest obecny w odległej gwieździe lub planetach. Linie widmowe mogą również ujawnić temperaturę i gęstość gwiazdy oraz prędkość jej poruszania się.

Lisa Prato z Obserwatorium Lowella powiedziała, że zespół badaczy użył linii widmowych tlenku węgla, aby rozróżnić światło emitowane przez planetę od światła emitowanego przez pobliską gwiazdę.

„Wiele linii widmowych znajdujących się w planecie znajdziemy także w gwieździe. Gdyby zarówno planeta jak i gwiazda były stacjonarne, ich linie widmowe zlewałyby się ze sobą, a my nie bylibyśmy w stanie stwierdzić, co pochodziło od planety. Ale ponieważ planeta szybko okrąża gwiazdę, jej linie przesuwają się radykalnie w tę i z powrotem. Możemy odjąć linie gwiazdy i zobaczyć jedynie linie pochodzące od planety. I do tego możemy określić, jak jasna jest planeta w stosunku do gwiazdy, co mówi nam coś na temat tego, jak powstała” – powiedziała Prato.

To dlatego, że jasność gwiazdy lub planety zależy zarówno od jej wielkości, jak i temperatury.

Analiza linii widmowych tlenku węgla wykazała, że Cl Tau b ma masę 11,6 Jowiszów i jest około 134 razy słabsza, niż jej gwiazda macierzysta. Prato powiedziała, że dostarcza to mocnych dowodów na to, że planeta została uformowana w procesie „gorącego startu”, model teoretyczny, który opisuje, jak niestabilności grawitacyjne mogą tworzyć olbrzymie planety szybciej, niż modele tradycyjne.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Direct from distant planet: Spectral clues to puzzling paradox

Źródło: Rice University

Na zdjęciu: Wizja artystyczna kilku gazowych olbrzymów krążących w pobliżu młodej gwiazdy, która ma szczątkowy dysk protoplanetarny. Źródło:  NASA/JPL-Caltech/T. Pyle