Astronomowie odkryli egzoplanetę o atmosferze bez chmur

Wizja artystyczna przedstawiająca gorącego Saturna WASP-96b. Źródło: Engine House

Naukowcy odkryli atmosferę egzoplanetarną pozbawioną chmur, tym samym dokonując przełomu w poszerzaniu naszej wiedzy o planetach spoza Układu Słonecznego.

Międzynarodowy zespół astronomów kierowany przez dr Nikołaja Nikołowa z Uniwersytetu w Eeter odkrył atmosferę „gorącego Saturna” WASP-96b, w której nie ma żadnych chmur.

Wykorzystując 8,2-mtrowy Bardzo Duży Teleskop (VLT) w Chile, badacze badali atmosferę WASP-96b podczas jej przejścia na tle tarczy jej gwiazdy macierzystej. Dzięki temu badacze byli w stanie zmierzyć spadek jasności spowodowany przez przejście planety i jej atmosfery, a jednocześnie zbadać skład chemiczny atmosfery planety.

Tak samo jak twoje czy moje odciski palców stanowią unikalny wzór, atomy i cząsteczki także mają unikalne widmo, które można wykorzystać do wykrycia ich obecności w obiektach kosmicznych. Widmo WASP-96b wykazuje pełne widmo sodu, które można obserwować tylko w przypadku atmosfery całkowicie pozbawionej chmur.

Wyniki badań opublikowano w periodyku Nature 7 maja br.

WASP-96b to typowy gorący olbrzym gazowy o temperaturze 1300K podobny pod względem masy do Saturna i o rozmiarach 20% większych od Jowisza. Planeta ta okresowo przechodzi na tle tarczy gwiazdy podobnej do Słońca, oddalonej od nas o 980 lat świetlnych w kierunku południowego gwiazdozbioru Feniksa.

Od dawna przewidywano, że sód istnieje w atmosferach gazowych olbrzymów poza Układem Słonecznym, a w atmosferze pozbawionej chmur powodowałby powstawanie widma kształtem przypominającego namiot.

Nikołaj Nikołow, główny autor opracowania z Uniwersytetu w Exeter powiedział: „Przyglądaliśmy się ponad dwudziestu widmom tranzytujących egzoplanet. WASP-96b to jedyna egzoplaneta, która wydaje się być całkowicie pozbawiona chmur i która wykazuje tak czyste widmo sodu”.

„Jak dotąd, sód obserwowaliśmy jako bardzo wąski szczyt albo wcale go nie obserwowaliśmy. Działo się tak dlatego, że charakterystyczny profil „o kształcie namiotu” może powstawać tylko głęboko w atmosferze planety i w przypadku większości planet, chmury nie pozwalają nam go dostrzec”.

Wiemy, że w niektórych najgorętszych i najchłodniejszych planetach Układu Słonecznego jak i w egzoplanetach mamy do czynienia z chmurami i mgłami. Obecność czy brak chmur i ich zdolności do blokowania promieniowania odgrywa istotną rolę w całkowitym budżecie energetycznym atmosfer planetarnych.

„Trudno przewidzieć, które z tych gorących atmosfer będą miały gęste chmury. Obserwując pełną paletę możliwych atmosfer, od bardzo zachmurzonych po niemal całkowicie pozbawione chmur, takie jak WASP-96b, dowiadujemy się z czego dokładnie te chmury się składają” mówi prof. Jonathan J. Fortney, współautor badań z Other Worlds Laboratory (OWL) na Uniwersytecie Kalifornii w Santa Cruz (UCSC).

Sygnatura sodu widoczna w widmie WASP-96b wskazuje, że jej atmosfera jest całkowicie pozbawiona chmur. Jej obserwacje umożliwiły zespołowi zmierzenie obfitości sodu w atmosferze planety i stwierdzenie, że jest ona podobna do tych w Układzie Słonecznym.

„WASP-96b stanowi także unikalną okazję do określenia obfitości innych związków chemicznych, takich jak woda, tlenek węgla i dwutlenek węgla” dodaje współautor artykułu Ernst de Mooij z Uniwersytetu w Dublinie.

Sód jest siódmym najpowszechniejszym pierwiastkiem we Wszechświecie.

Aktualnie badacze planują badanie obfitości H2O, CO, CO2 za pomocą Hubble’a i Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.

Źródło: Uniwersytet w Exeter