Przejdź do treści

Egzoplaneta z deszczami z żelaza

Egzoplaneta WASP-76b - wizja artysty

Międzynarodowy zespół naukowców, prowadzący obserwacje przy pomocy teleskopu VLT, zbadał ekstremalną planetę pozasłoneczną WASP-76b, na której padają deszcze z żelaza - podało Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO). Wśród autorów badań znajdziemy polskie nazwisko.

O istnieniu ezgoplanety WASP-76b wiadomo od 2013 roku. Odkryto ją metodą tranzytów. Układ planetarny znajduje się 640 lat świetlnych od nas, gwiazda jest o połowę bardziej masywna niż Słońce, natomiast planeta ma masę trochę mniejszą niż Jowisza.

Planeta okrąża swoją gwiazdę na bardzo ciasnej orbicie, dokonując jednego obiektu w ciągu mniej niż dwóch dni (a dokładniej 1,81 dnia). W związku z tym na planecie panują bardzo gorące temperatury, tak gorące, że do atmosfery paruje tam nawet żelazo.

ESPRESSO do badań atmosfer egzoplanet

Do najnowszych badań planety WASP-76b zastosowano teleskop VLT w Obserwatorium Paranal w Chile, należący do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), wyposażony w niezwykle precyzyjny spektrograf Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO). Spektrograf ESPRESSO to całkiem niedawny dodatek do instrumentów pracujących na VLT, skonstruowany w celu poszukiwań planet pozasłonecznych podobnych do Ziemi. Okazuje się jednak, że równie dobrze można go używać do badań atmosfer dużych egzoplanet.

Przy pomocy ESPRESSO astronomowie przeprowadzili obserwacje planety 2 września i 30 października 2018 r., kiedy to planeta dokonywała tranzytów na tle gwiazdy. Pozwoliło to właśnie na zbadanie własności planetarnej atmosfery.

Fragment spektrografu ESPRESSO w trakcie testów w ESO

Wielka siatka dyfrakcyjna dla spektrografu ESPRESSO w trakcie testów w siedzibie ESO w Garching koło Monachium. Zdjęcie z 2015 r. Źródło: ESO/M. Zamani.

Skutki obrotu synchronicznego

Olbrzymia egzoplaneta WASP-76b jest stale zwrócona jedną stroną do swojej gwiazdy. Jej okres obrotu dookoła osi oraz okres obiegu wokół gwiazdy są równe. Jest to zw. obrót synchroniczny, znany np. z układu Ziemia - Księżyc (z Ziemi widzimy ciągle tylko jedna stronę Księżyca).

Efektem takiej konfiguracji układu jest podział planety na stałą część dzienną i nieustannie pogrążoną w ciemności cześć nocną. Po stronie dziennej, która otrzymuje tysiące razy więcej promieniowania niż Ziemia od Słońca, panują temperatury do 2400 stopni Celsjusza, co wystarcza do tego, aby żelazo parowało. Natomiast po stronie nocnej temperatura wynosi około 1500 stopni Celsjusza.

Dzięki spektrografowi ESPRESSO naukowcom po raz pierwszy udało się wykryć chemiczną zmienność w atmosferze ultragorącego gazowego olbrzyma. Na skutek silnych wiatrów oraz rotacji planety żelazo w formie pary jest przemieszczane ze strony dziennej na stronę nocną, gdzie natrafia na chłodniejsze otoczenie i ulega kondensacji, spadając jako deszcz.

WASP-76b - artystyczn wizja spiętrzenia chmur na granicy pomiędzy stroną dzienną, a nocną

Ilustracja w komiksowym stylu, autorstwa szwajcarskiego autora powieści graficznych, Frederika Peetersa, pokazuje widok wieczornej granicy na egzoplanecie WASP-76b. Badania teoretyczne pokazują, że planeta, taka jak WASP-76b, z ekstremalnie gorącą stroną dzienną i chłodniejszą strona nocną, będzie mieć gigantyczny front kondensacyjny w formie kaskadowych chmur na wieczornej granicy (przejściu pomiędzy stroną dzienną, a nocną) – co pokazano na rysunku. Źródło: Frederik Peeters (https://frederikpeeters.tumblr.com/).

Takie warunki jak opisane powyżej i przedstawione na ilustracji panują według astronomów na planecie WASP-76b. Obserwacje dowiodły, że żelazo w stanie pary występuje po stronie dziennej oraz na wieczornej granicy oddzielającej część nocną i dzienną. Z kolei w przeciwnej (porannej) strefie granicznej brak żelaza w tym stanie. Naukowcy przypuszczają, że to skutek tego, iż po stronie nocnej padają żelazne deszcze.

Polka wśród autorów

Pierwszym autorem publikacji, która ukazała się w "Nature" jest David Ehrenreich z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) w Szwajcarii. Cały zespół naukowy liczy kilkadziesiąt osób z różnych krajów, a wśród nich jest Danuta Sosnowska z UNIGE, która jako informatyk, wspólnie z astronomem (Christophe Lovis) i drugim informatykiem (Alex Segovia Milla) była odpowiedzialna za zaprojektowanie i wykonanie modułu redukcji danych dla instrumentu ESPRESSO.

Artystyczna wizja planety WASP-76b

Artystyczna wizja nocnej strony WASP-76b. Na lewej stronie obrazka widzimy wieczorną granicę egzoplanety, gdzie zachodzi zmiana z dnia do nocy. Źródło: ESO/M. Kornmesser.

Gdzie na niebie jest piekielny świat?

Układ WASP-76 zawiera gwiazdę, która na naszym niebie świeci blaskiem V = 9,5 magnitudo i jest widoczna w konstelacji Ryb. Gwiazda jest w zasięgu amatorskich teleskopów, ma współrzędne RA = 01:46:32.0, DEC = +02:42:02.

Tak się składa, że obecnie łatwo znaleźć kierunek na niebie, w którym znajduje się piekielny świat. Pomaga w tym jasna planeta Wenus. Gdy około godziny 19 spojrzymy na zachodnią stronę nieba, to system WASP-76 jest wtedy mniej więcej w połowie odległości pomiędzy Wenus, a horyzontem (gwiazdy, ani planety nie dostrzeżemy gołym okiem).

Więcej informacji:

 

Opracowanie: Krzysztof Czart

Źródło: ESO / Nature

 

Na ilustracji u góry:

Artystyczna wizja nocnej strony WASP-76b. Na lewej stronie obrazka widzimy wieczorną granicę egzoplanety, gdzie zachodzi zmiana z dnia do nocy. Źródło: ESO/M. Kornmesser.