Przejdź do treści

Czy na jednej z egzoplanet występują opady śniegu z kremem do opalania?

Wizja artystyczna Kepler-13Ab (po lewej)

Obserwacje wykonane za pomocą Teleskopu Hubble'a wykazały, że na planecie Kepler-13Ab pada "śnieg" złożony z tlenku tytanu, który jest głównym składnikiem m.in. kremu do opalania i innych kosmetyków z filtrem słonecznym. Co ciekawe, zjawisko to występuje tylko na jednej stronie planety.

Planeta Kepler-13Ab odkryta została w 2011 r., jako obiekt krążący wokół gwiazdy odległej od nas o 1730 lat świetlnych. Jest bardzo gorącym, gazowym gigantem, ponad dzięwięciokrotnie masywniejszym od Jowisza. W odróżnieniu od niego, obiega swoją macierzystą gwiazdę po bardzo ciasnej orbicie, w ciągu niecałych 2 dni. Jak można się domyślić, siły grawitacyjne w takim układzie są bardzo silne i "zmuszają" planetę do obrotu synchronicznego. Jedna strona Kepler-13Ab jest więc nieustannie zwrócona ku swojej gwieździe.

Astronomowie skierowali Teleskop Hubble'a w stronę egzoplanety, ponieważ jest jedną z najgorętszych z dotychczas odkrytych. Jej dzienna strona osiąga temperaturę niemal 2800'C. Podczas obserwacji okazało się, że wyższe warstwy jej atmosfery są chłodniejsze od niżej położonych, co stanowi odwrotność w dotychczasowych badaniach nad gazowymi gigantami. Na większości podobnych planet, obecność gazowego tlenku tytanu w górnych warstwach ich atmosfer absorbuje światło dochodzące od ich macierzystych gwiazd, rozgrzewając w ten sposób wyżej położone partie atmosfery.  Dlaczego na Kepler-13Ab jest inaczej?

porównanie rozmiarów Kepler-13Ab z plamnetami Układu Słonecznego

Porównanie rozmiarów planety Kepler-13Ab z planetami Układu Słonecznego. Źródło: NASA, ESA, A. Feild (STScI)

Zespół astronomów, którym kieruje Thomas Beatty z Pannsylvania State University, twierdzi, że na badanej planecie występują potężne wiatry, które transportują tlenek tytanu z dziennej strony, na chłodniejszą nocną. Tam tlenek tytanu przybiera formę krystalicznych płatków, tworzących chmury. Silna grawitacja Kepler-13Ab, sześciokrotnie większa od grawitacji Jowisza, przyciaga opady śniegu z filtrem słonecznym (tlenkiem tytanu) z górnej do dolnej warstwy atmosfery. Jest to pierwszy przypadek, w którym astronomowie zaobserwowali na egzoplanecie proces opadów zwany po angielsku cold trap. Brak dostatecznych ilości tlenku tytanu po dziennej stronie planety powoduje więc proces, w którym wraz ze wzrostem wysokości atmosfera staje się chłodniejsza.

Podobny proces opadów śniegu występuje prawdopodobnie na innych gorących Jowiszach. Jednak na większości z nich, siły grawitacji są mniejsze niż na Kepler-13Ab, wiec tlenek tytanu nie ma szans opaść wystaraczająco nisko wgłąb ich atmosfer, przez co transportowany jest z powrotem na dzienną stronę, gdzie wskutek wyższej temperatury odparowuje i powraca do gazowej postaci.

Zbadanie różnic temperatury na dziennej stronie odległej egzoplanety możliwe było dzięki zastosowaniu metody odwróconego tranzytu. Podczas tego zjawiska, w celu przeprowadzenia spektroskopowych obserwacji, użyto Wide Field Camera 3 zamontowanej na Teleskopie Hubble'a.

Więcej informacji:

 

Źródło: NASA

Na ilustracji: Wizja artystyczna przedstawiająca planetę Kepler-13Ab (po lewej) okrążającą w bliskiej odległości swoją macierzystą gwiazdę. Po prawej widać pozostałe składniki potrójnego systemu gwiezdnego: gwiazdę Kepler-13B oraz pomarańczowego karła Kepler-13C. Źródło: NASA, ESA, G. Bacon (STScI)