Egzoplaneta o rozmiarach Neptuna z niebieskim niebem

ablueneptune

Zespół astronomów wykorzystał sieć LCOGT do wykrywania światła rozpraszanego przez niewielkie cząsteczki (rozpraszanie Rayleigh’a) w atmosferze tranzytującej egzoplanety o rozmiarach Neptuna. Oznacza to, że niebo jest niebieskie na tej planecie oddalonej od nas o 100 lat świetlnych. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Astrophysical Journal 20 listopada br. (i są dostępne na portalu ArXiV).

Do tranzytów dochodzi gdy egzoplaneta przechodzi na tle tarczy swojej gwiazdy macierzystej zmniejszając ilość światła do nas docierającego o niewielki ułamek. Gdy orbita takiej egzoplanety jest ustawiana tak, że z Ziemi widać tranzyt astronomowie mogą zmierzyć rozmiar planety na różnych długościach fali w celu wygenerowania widmo jej atmosfery. Takie widmo umożliwia poznanie substancji tworzących atmosferę planety, a tym samym jej składu chemicznego. Tego typu pomiary najczęściej przeprowadza się w zakresie podczerwonym, w którym planeta jest najjaśniejsza i najłatwiejsza do obserwowania. W ciągu ostatnich kilku lat naukowcy badali atmosfery kilku niewielkich egzoplanet dużymi teleskopami naziemnymi i kosmicznymi, jednak zbadanie ich składu chemicznego przy wykorzystaniu tej metody okazało się nie lada wyzwaniem. Powodem problemów mogą być chmury obecne na tych planetach (które przesłaniają atmosferę) lub niewystarczająca precyzja pomiarów.

Przy rozmiarach czterokrotnie większych od Ziemi, GJ 3470b to egzoplaneta tranzytująca rozmiarami dużo bardziej przypominająca Ziemię niż gorące Jowisze (około 10-krotnie większe od Ziemi), które jak dotąd tworzą większość egzoplanet o dobrze scharakteryzowanych atmosferach. Astronomowie pod kierownictwem Diany Dragomir z University of Chicago bazowali na odkryciach innej grupy, której wyniki wskazywały na obecność procesów rozpraszania Rayleigha w atmosferze GJ 3470b. Zespół dr Diany Dragomir uzyskał i połączył obserwacje tranzytu ze wszystkich miejsc obserwacji LCOGT (Hawaje, Teksas, Chile, Australia i RPA), aby ostatecznie potwierdzić wykrycie rozpraszania Rayleigha w GJ 3470b.

Wyniki są istotne z kilku powodów. GJ 3470b to najmniejsza egzoplaneta na której wykryto rozpraszanie Rayleigha. Mimo, że planeta najprawdopodobniej posiada chmury i mgły, pomiary wskazują astronomom, że planeta posiada gęstą atmosferę bogatą w wodór pod warstwą mgły, która rozprasza niebieskie światło. Faktycznie niebo jest niebieskie na GJ 3470b. Co więcej planeta krąży wokół małej (czerwony karzeł) gwiazdy, co oznacza, że planeta blokuje stosunkowo dużą ilość światła podczas każdego tranzytu, dzięki czemu stosunkowo łatwo wykryć tranzyt i scharakteryzować planetę. Ten pomiar to także pierwsze wyraźne wykrycie cech widmowych atmosfery egzoplanety za pomocą wyłącznie niewielkich teleskopów (1- i 2-metrowe). Zespół także uzupełnił dane z LCOGT o obserwacje uzyskane 1.5-metrowym Teleskopem Kuiper w Arizonie.

Dr Dragomir, która kierowała tym projektem, gdy była badaczem w LCOGT mówi, że „ta detekcja przybliża nas do zrozumienia natury co raz mniejszych egzoplanet przy wykorzystaniu nowatoreskiego podejścia, które pozwala nam badać atmosfery egzoplanet, nawet te przesłonięte chmurami.” W tym samym czasie wyniki podkreślają rolę, jaką teleskopy metrowe mogą odegrać w charakteryzowaniu atmosfer planet pozałonecznych.

Źródło: Astrophysical Journal / Las Cumbres Observatory Global Telescope Network