Hubble obserwuje całkowicie czarną planetę

Astronomowie odkryli, że dobrze zbadana egzoplaneta WASP-12b niemal nie odbija żadnego światła, co oznacza, że jest ona praktycznie czarna. Odkrycie to rzuca nowe światło na skład chemiczny atmosfery tej planety i odrzuca wcześniejsze hipotezy dotyczące atmosfery WASP-12b. Co więcej wyniki badań zupełnie nie przypominają innej egzoplanety o podobnych rozmiarach.

Wykorzystując spektrograf STIS zainstalowany na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Hubble, międzynarodowy zespół badaczy kierowany przez astronomów z Uniwersytetu McGill w Kanadzie oraz Uniwersytetu Exeter w Wielkiej Brytanii zmierzył albedo planety w celu dokładniejszego zbadania składu chemicznego jej atmosfery.

Wyniki badań były dużym zaskoczeniem – mówi główny autor opracowania Tylor Bell, student astronomii na Uniwersytecie McGill: „Zmierzone albedo WASP-12b wynosi maksymalnie 0,064. To ekstremalnie niska wartość, która sprawia, że ta planeta jest ciemniejsza od świeżego asfaltu”! Oznacza to, że WASP-12b odbja dwa razy mniej światła niż Księżyc, którego albedo wynosi 0,12. Bell dodaje: „Niskie albedo wskazuje, że musimy się jeszcze dużo dowiedzieć o WASP-12b i podobnych do niej planet”.

WASP-12b okrąża podobną do Słońca gwiazdę WASP-12A odległą od nas o 1400 lat świetlnych, a od czasu jej odkrycia w 2008 roku jest ona jedno z najlepiej zbadanych egzoplanet. Przy promieniu prawie dwa razy większym od promienia Jowisza i okresie orbitalnym niewiele dłuższym od ziemskiego dnia, WASP-12b uważana jest za gorącego jowisza. Z uwagi na niewielką odległość między oboma obiektami, przyciąganie grawitacyjne ze strony gwiazdy rozciąga WASP-12b w kształt jajka, a temperatura powierzchni po jej dziennej stronie wynosi 2600 stopni Celsjusza.

Wysoka temperatura jest jednym z najbardziej prawdopodobnych wytłumaczeń stojących za jej niskim albedo. „Znamy także inne gorące jowisze, które okazały się zaskakująco czarne, ale są one dużo chłodniejsze od WASP-12b. W przypadku tych planet, sugeruje się, że chmury oraz alkaliczne metale stoją za absorpcją światła – jednak nie mogą one tłumaczyć niskiego albedo planety tak gorącej jak WASP-12b”, mówi Bell.

Dzienna strona WASP-12b jest na tyle gorąca, że nie mogą na niej powstawać chmury, a metale alkaliczne są w niej zjonizowane. De facto jest tam na tyle gorąco, że rozbiciu ulega wodór cząsteczkowy na atomowy, dzięki czemu atmosfera planety zachowuje się bardziej jak atmosfera mało-masywnej gwiazdy niż jak atmosfera planety. To wszystko odpowiada za niskie albedo tej egzoplanety.

Aby zmierzyć albedo WASP-12b naukowcy obserwowali tę egzoplanetę w październiku 2016 roku podczas zaćmienia, kiedy planeta była niemal w pełni i chowała się za swoją gwiazdą macierzystą. To najlepsza metoda pomiaru albedo egzoplanety, bowiem w takiej konfiguracji możliwy jest bezpośredni pomiar ilości odbitego światła. Niemniej jednak technika ta wymaga precyzji dziesięciokrotnie większej od tradycyjnego tranzytu. Wykorzystując w swojej pracy spektrograf zainstalowany na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Hubble’a naukowcy byli w stanie zmierzyć albedo WASP-12b na kilku różnych długościach fali.

„Po zmierzeniu albedo porównaliśmy nasze wyniki z widmowymi modelami wcześniej sugerowanych modeli atmosfery WASP-12b”, tłumaczy Nikolay Nikolov z Uniwersytetu w Exeter. „Okazało się, że dane nie pokrywają się z żadnym z obu proponowanych modeli”. Nowe dane wskazują, że atmosfera WASP-12b składa się z wodoru atomowego i helu.

Źródło: Hubble/STScI