Przejdź do treści

Teleskopy kosmiczne ukazują atmosferę planety średnich rozmiarów

img

Dwa teleskopy kosmiczne NASA połączyły swoje siły, aby po raz pierwszy zidentyfikować szczegółowy „odcisk palca” planety o rozmiarach między Ziemią a Neptunem. Takich planet nie znajdziemy w Układzie Słonecznym, ale są powszechne w innych układach planetarnych.

Planeta Gliese 3470 b (znana również jako GJ 3470 b) może być krzyżówką Ziemi i Neptuna, z dużym skalistym jądrem zakopanym pod głęboką, miażdżącą atmosferą wodorowo-helową. Ważąca 12,6 masy Ziemi planeta jest bardziej masywna niż nasza planeta ale lżejsza od Neptuna (17 mas Ziemi).

Wiele podobnych światów zostało odkrytych przez misję Kepler, która zakończyła swoją pracę w 2018 roku. W rzeczywistości 80% planet w naszej galaktyce może mieścić się w tym zakresie mas. Jednak astronomowie do tej pory nigdy nie byli w stanie zrozumieć chemicznej natury takiej planety.

Dzięki inwentaryzacji zawartości atmosfery GJ 3470 b astronomowie są w stanie odkryć wskazówki dotyczące natury i pochodzenia planety.

Astronomowie wykorzystali dane z teleskopów Hubble i Spitzer uzyskane na wielu długościach fal, aby wykonać pierwsze badanie atmosfery GJ 3470 b.

Osiągnięto to poprzez pomiar absorpcji światła gwiazd, gdy planeta przechodziła przed tarczą gwiazdy (tranzyt) i utraty odbijanego światła z planety, gdy przechodziła za gwiazdą (zaćmienie). W sumie teleskopy kosmiczne obserwowały 12 tranzytów i 20 zaćmień. Nauka analizowania chemicznych odcisków palców na podstawie światła nazywana jest spektroskopią.

Atmosfera GJ 3470 b okazała się być przeważnie czysta, z jedynie cienkimi mgiełkami, co umożliwiło naukowcom spojrzenie w głąb atmosfery.

„Spodziewaliśmy się atmosfery silnie bogatej w ciężkie pierwiastki, takie jak tlen i węgiel, które tworzą obfitą parę wodną i metan, podobnie jak to, co widzimy na Neptunie. Zamiast tego znaleźliśmy atmosferę tak ubogą w ciężkie pierwiastki, że jej skład przypomina bogatą w wodór/hel kompozycję Słońca” – powiedział Björn Benneke z University of Montreal w Kanadzie.

Uważa się, że inne egzoplanety, zwane „gorącymi Jowiszami”, formują się daleko od swoich gwiazd i z czasem migrują znacznie bliżej. Ale wydaje się, że ta planeta powstała dokładnie tam, gdzie jest dzisiaj.

Według Benneke najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest to, że GJ 3470 b urodziła się niebezpiecznie blisko czerwonego karła, którego masa stanowi ok. połowy masy Słońca. Podaje hipotezę, że powstała ona jako sucha skała i szybko akreowała wodór z pierwotnego dysku gazu, gdy jej gwiazda była bardzo młoda. Dysk taki nazywa się dyskiem protoplanetarnym.

„Widzimy obiekt, który był w stanie akumulować wodór z dysku protoplanetarnego, ale nie uciekł, by stać się gorącym Jowiszem. To intrygujące” – powiedział Benneke.

Jedno z wyjaśnień jest takie, że dysk rozproszył się, zanim planeta mogła się dalej powiększyć. „Planeta utknęła, stając się pod-Neptunem” – mówi Benneke.

Nadchodzący Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba będzie mógł badać jeszcze głębiej w atmosferze GJ 3470 b, dzięki swojej niespotykanej czułości w podczerwieni. Nowe wyniki wzbudziły już duże zainteresowanie amerykańskich i kanadyjskich zespołów opracowujących instrumenty dla Webba. Będą obserwować tranzyty i zaćmienia GJ 3470 b na długościach fal świetlnych, na których mgły atmosferyczne stają się coraz bardziej przezroczyste.

Więcej:
Atmosphere of Midsize Planet Revealed by Hubble, Spitzer

Źródło: Spitzer

Na zdjęciu: Wizja artystyczna przedstawiająca teoretyczną strukturę wewnętrzną egzoplanety GJ 3470 b oraz układ czerwonego karła GJ 3470. Źródło: JPL