Przejdź do treści

Nowe badanie szczegółowo opisuje atmosferę gorącego Neptuna, który nie powinien istnieć

Wizja artystyczna egzoplanety LTT 9779b w pobliżu gwiazdy, którą okrąża.

Zespół naukowców zebrał dane pochodzące z teleskopów kosmicznych TESS i Spitzer, aby po raz pierwszy zobrazować atmosferę bardzo nietypowej egzoplanety zwanej „gorącym Neptunem”.

Po raz pierwszy zmierzyliśmy światło pochodzące z tej planety, która nie powinna istnieć. Ta planeta jest tak intensywnie napromieniowana przez swoją gwiazdę, że temperatura przekracza 3000 stopni Fahrenheita, a jej atmosfera mogłaby całkowicie wyparować. Jednak nasze obserwacje przy pomocy Spitzera pokazują nam jej atmosferę dzięki światłu podczerwonemu emitowanemu przez planetę – powiedział Ian Crossfield, docent fizyki i astronomii na Kansas University i główny autor artykułu.

Ta planeta nie ma stałej powierzchni i jest o wiele gorętsza nawet niż Merkury w naszym Układzie Słonecznym – w atmosferze tej planety nie tylko stopił by się ołów, ale platyna, chrom i stal nierdzewna. Rok na niej trwa mniej niż 24 godziny!

Gorący Neptun LTT 9779b został odkryty zaledwie w 2019 roku (pisaliśmy o tym na naszym portalu) i stał się jedną z pierwszych planet wielkości Neptuna odkrytych podczas misji polowania na planety TESS. Crossfield i współautorzy pracy opublikowanej w „Astrophysical Journal Letters”, wykorzystali technikę zwaną analizą „krzywej fazowej”, aby przeanalizować skład atmosferyczny egzoplanety.

Zmierzyliśmy, ile światła podczerwonego jest emitowane przez planetę, gdy obraca się ona o 360o wokół własnej osi. Światło podczerwone wskazuje temperaturę czegoś i wskazuje, gdzie są cieplejsze i chłodniejsze części tej planety – na Ziemi w południe nie jest najcieplej, najbardziej gorąco jest kilka godzin po południu. Na tej planecie najbardziej gorąco jest właśnie około południa. Widzimy większość światła podczerwonego pochodzącego z części planety, gdy jej gwiazda znajduje się dokładnie w zenicie, a znacznie mniej z innych części planety – powiedział Crossfield.

Odczyty temperatury planety są postrzegane jako sposób na scharakteryzowanie jej atmosfery.

Planeta jest znacznie chłodniejsza, niż się spodziewaliśmy, co sugeruje, że odbija większość padającego na nią światła gwiazdy, prawdopodobnie ze względu na chmury znajdujące się po jej dziennej stronie. Planeta także nie przenosi dużo ciepła na swoją nocną stronę, ale myślimy, że pochłaniane światło gwiazd jest prawdopodobnie absorbowane wysoko w atmosferze, skąd energia jest wypromieniowywana z powrotem w kosmos – powiedział współautor artykułu Nicolas Cowan z Institute for Research on Exoplanets (iREx) i McGill University w Montrealu, który pomógł w analizie i interpretacji pomiarów termicznych krzywych fazowych.

Według Crossfielda wyniki są zaledwie pierwszym krokiem do nowej fazy eksploracji egzoplanet, ponieważ badania atmosfer egzoplanet stale przesuwają się w kierunku coraz mniejszych planet.

Nie powiedziałbym, że rozumiemy teraz wszystko, co dotyczy tamtej planety, ale dokonaliśmy pomiarów na tyle, aby wiedzieć, że będzie to naprawdę owocny obiekt do przyszłych badań. Nasze dotychczasowe pomiary pokazują nam to, co nazywamy cechami absorpcji widmowej – a jej widmo wskazuje na obecność tlenku węgla i/lub dwutlenku węgla w atmosferze. Zaczynamy rozumieć, jakie cząsteczki tworzą jego atmosferę – powiedział.

Crossfield wyjaśnił niezwykłą rzadkość światów podobnych do Neptuna, znalezionych blisko ich gwiazd macierzystych, regionu zazwyczaj pozbawionego planet, które astronomowie nazywają „pustynią gorących Neptunów”.

Uważamy, że dzieje się tak dlatego, że gorące Neptuny nie są wystarczająco masywne, aby uniknąć znacznego odparowania atmosfery i utraty masy. Najbliższe swoim gwiazdom gorące egzoplanety to albo masywne gorące Jowisze, albo skaliste planety, które dawno temu straciły większość swojej atmosfery – dodal.

Chociaż LTT 9779b nie nadaje się do kolonizacji przez ludzi ani żadne inne znane formy życia, Crossfield powiedział, że ocena jej atmosfery doprowadziłaby do udoskonalenia technik, które pewnego dnia można by wykorzystać do znalezienia planet bardziej przyjaznych dla życia. I dodał, że pozostaje wiele do zrobienia, aby lepiej zrozumieć LTT 9779b i podobne gorące Neptuny, które jeszcze nie zostały odkryte.

Chcemy kontynuować obserwacje za pomocą innych teleskopów, abyśmy mogli odpowiedzieć na więcej pytań: W jaki sposób ta planeta jest w stanie zachować swoją atmosferę? Jak się w ogóle uformowała? Czy początkowo była większa, ale straciła część swojej pierwotnej atmosfery? Jeżeli tak, to dlaczego jej atmosfera nie jest tylko pomniejszoną warstwą atmosfery bardzo gorących, większych egzoplanet? I co jeszcze może czaić się w jej atmosferze? – powiedział Crossfield.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:
New study details atmosphere 'Hot Neptune' 260 Light Years Away That 'Shouldn't Exist'

Źródło: Kansas University

Na ilustracji: Wizja artystyczna egzoplanety LTT 9779b w pobliżu gwiazdy, którą okrąża. Źródło: Ethen Schmidt.