Hubble odkrywa hel w atmosferze egzoplanety

Astronomowie pracujący na Kosmicznym Teleskopie Hubble’a odkryli hel w atmosferze egzoplanety WASP-107b. To pierwszy przypadek odkrycia tego pierwiastka w atmosferze planety spoza Układu Słonecznego. Odkrycie dowodzi możliwości badania rozszerzonych atmosfer egzoplanet na podstawie ich widm w podczerwieni.

Międzynarodowy zespół astronomów kierowany przez Jessicę Spake, doktorantkę na Uniwersytecie w Exeter wykorzystał kamerę WFC3 (Wide Field Camera 3) do odkrycia helu w atmosferze egzoplanety WASP-107b. To pierwsze odkrycie tego typu.

Spake tłumaczy wagę tego odkrycia: „Hel jest drugim pod względem obfitości (zaraz po wodorze) pierwiastkiem we Wszechświecie. Jest to także jeden z głównych składników Jowisza i Saturna w Układzie Słonecznym. Niemniej jednak jak dotąd helu nie udawało się odkryć na żadnej planecie, nawet pomimo nastawionych na to poszukiwań”.

Badacze dokonali odkrycia analizując widmo atmosfery WASP-107b w zakresie podczerwonym. Wcześniejsze detekcje rozszerzonych atmosfer egzoplanetarnych  wykonywano poprzez badanie widm w zakresie ultrafioletowym i optycznym; najnowsze odkrycie jednak wskazuje, że atmosfery egzoplanet można także badać na dłuższych falach.

„Silny sygnał od helu jaki zarejestrowaliśmy dowodzi, że nowa technika badania górnych warstw atmosfer może być stosowana do szerszej palety planet” mówi Spake. „Obecnie wykorzystywane metody, które oparte są na promieniowaniu w zakresie ultrafioletowym, ograniczają się do najbliższych nam egzoplanet. Wiemy, że w górnych warstwach atmosfery Ziemi znajduje się hel, a ta nowa technika może pomóc nam wykryć atmosfery wokół innych egzoplanet o rozmiarach Ziemi – co jest bardzo trudne przy obecnie stosowanej technologii”.

WASP-17b to planeta o jednej z najniższych gęstości: choć planeta rozmiarami zbliżona jest do Jowisza, ma jedynie 12% jego masy. Badana egzoplaneta znajduje się około 200 lat świetlnych od Ziemi i okrąża swoją gwiazdę macierzystą w niecałe sześć dni.

Ilość helu wykrytego w atmosferze WASP-107b jest tak duża, że jej górna warstwa atmosfery musi rozciągać się na dziesiątki tysięcy kilometrów w przestrzeń kosmiczną. To także pierwszy przypadek odkrycia rozszerzonej atmosfery w zakresie podczerwonym.

Z uwagi na fakt, że atmosfera jest tak rozszerzona, planeta traci znaczące ilości gazów atmosferycznych na rzecz przestrzeni – między 0,1 a 4% całkowitej masy atmosfery na miliard lat.

Już w 2000 roku przewidywano, że hel będzie jednym z najłatwiej wykrywanych gazów w atmosferach gazowych olbrzymów, ale jak dotąd poszukiwania były bezowocne.

David Sing, współautor artykułu opisującego odkrycie, także z Uniwersytetu w Exeter, podsumowuje: „Nasza nowa metoda, wraz z przyszłymi teleskopami takimi jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, pozwoli nam badać atmosfery egzoplanet dużo bardziej szczegółowo niż to było dotąd możliwe”.

Źródło: NASA, ESA