Przejdź do treści

Niespotykany skład stratosfery na egzoplanecie WASP-18b

WASP-18b

Wyższe warstwy atmosfery gazowego giganta, odległego o 325 lat świetlnych, różnią się składem od znanych nam gorących jowiszów. Badania wskazują na dominację jednego związku oraz brak śladów wody.

Stratosfera jest warstwą atmosfery, w której zachodzi inwersja temperatury, powodowana absorpcją promieniowana UV przez poszczególne molekuły. Jak wiadomo, w ziemskiej stratosferze, ozon pełni rolę tarczy, która chroni nas przed groźnymi skutkami promieniowania UV pochodzącego ze Słońca. Podobną funkcję w stratosferach gazowych gigantów Układu Słonecznego spełnia metan.

Na odkrytych dotychczas pozasłonecznych gazowych gigantach, tzw. gorących jowiszach, skrajnie wysoka temperatura uniemożliwia absorpcję UV przez ozon lub metan. Zgodnie z obecną wiedzą, rolę "filtra słonecznego" odgrywa tam tlenek tytanu, mający podobne właściwości do dwutlenku tytanu, często używanego jako jeden ze składników farb i kosmetyków, w tym kremu do opalania. W najnowszym artykule, opublikowanym w The Astrophysical Journal Letters, grupa naukowców zaprezentowała gorącego jowisza, który pod względem składu stratosfery, wyłamuje się ze znanych schematów.

Grupa naukowców, pod przewodnictwem Kyle'a Shepparda z Centrum Lotów Kosmicznych im. R.H. Goddarda (ośrodek NASA), dokonała analizy danych pochodzących z Teleskopów Hubble'a i Spitzera. Dane dotyczyły łącznie siedmiu tranzytów odległej o 325 lat świetlnych egzoplanety WASP-18b, dziesięciokrotnie masywniejszej od Jowisza i obiegającej swoją macierzystą gwiazdę po bardzo ciasnej orbicie. Szukając śladów wody i innych istotnych molekuł, naukowcy stwierdzili, że WASP-18b nie przypomina żadnej z dotąd zbadanych planet.

Dzięki zastosowaniu symulacji komputerowej uznano, że dominującym składnikiem stratosfery i wyższych warstw atmosfery egzoplanety najprawdopodobniej jest tlenek węgla, przy jednoczesnym braku pary wodnej. Podobne ślady, do zaobserwowanych, pozostawia dwutlenek węgla, jednak autorzy artykułu odrzucili taką możliwość. Gdyby tlenu było wystarczająco dużo do utworzenia dwutlenku węgla, powinna być również zaobserwowana obecność pary wodnej.

Stratosfera WASP-18b, złożona z gorącego tlenku węgla, przechodzi niżej w chłodniejszą troposferę, również w głównej mierze wypełnioną tlenkiem węgla. Z posiadanych danych wynika, że cała atmosfera egzoplanety zawiera 300 razy więcej pierwiastków cięższych od helu i wodoru niż atmosfery innych gorących jowiszów. Można więc wnioskować, że proces formowania się planety przebiegał odmiennie niż w przypadku podobnych gazowych gigantów.

WASP-18b jest jedyną znaną egzoplanetą, na której stwierdzono dominację tlenku węgla w wyższych warstwach atmosfery. Jest też pierwszą planetą pozasłoneczną, dla której udało się zaobserwować dwa typy śladów tego samego związku (tlenku węgla) w atmosferze. Wyniki przedstawione przez zespół Shepparda rzucają nowe światło na procesy fizykochemiczne przebiegające w atmosferach egzoplanet. Bardziej szczegółowe analizy składu atmosfery WASP-18b oraz innych egzoplanet wykonane będą w niedalekiej przyszłości za pomocą Kosmicznego Teleskopy Jamesa Webba, który zastąpi zasłużony Teleskop Hubble'a.

Więcej informacji:

 

Źródło: NASA

Na ilustracji: Poglądowy rysunek przedstawiający cząsteczki tlenku węgla wykryte w atmosferze WASP-18b. Źródło: NASA's Goddard Space Flight Center