Tlenek glinu w atmosferze ultra-gorącego jowisza

Międzynarodowy zespół badaczy prowadzony przez astrofizyczkę Carolinę von Essen, wykorzystał spektrograf OSIRIS zainstalowany na teleskopie GTC (Gran Telescopio Canarias) do zbadania składu chemicznego planety, której temperatura równowagi wynosi około 3200°C.

WASP-33, układ planeta-gwiazda, który jest przedmiotem opisywanych badań, znajduje się jakieś 380 lat świetlnych od Ziemi. Gwiazda macierzysta jest pierwszą gwiazdą Delta Scuti, w pobliżu której udało się odkryć krążącego wokół niej gorącego jowisza. Znaczące pulsacje gwiazdy, wykazujące okresowość porównywalną do czasu trwania tranzytu, utrudniają modelowanie samych tranzytów planety. Dlatego też prawidłowa charakteryzacja własności fizycznych egzoplanety bez uwzględnienia zmienności gwiazdy jest ekstremalnie trudnym zadaniem.

Planeta WASP-33b jest bardzo interesująca sama w sobie: jej temperatura wynosi 3200°C, przez co znajduje się ona pośród zaledwie kilku dotąd odkrytych ultra-gorących jowiszów. Okres orbitalny wynosi zaledwie 29 godzin, a orbita planety jest ustawiona niemal prostopadle do płaszczyzny równika gwiazdy.

Badania, których wyniki opublikowano w periodyku Astronomy & Astrophysics, skupiają się na analizie składu chemicznego atmosfery rzeczonej planety. To istotne badania ponieważ “Obecne modele atmosfer egzoplanetarnych przewidują, że ultragorące jowisze powinny być pozbawione chmur i charakteryzować się w widmie widzialnym paletą tlenków takich jak tlenek wanadu, tlenek tytanu i tlenek glinu” mówi Carolina von Essen z University of Aarhus w Danii, główna badaczka projektu. “Jednak istnieje ograniczona liczba egzoplanet, w których udało się odkryć te związki w dużej ilości, co sprawia, że kwestionujemy nasze modele”.

Szczegółowe określenie składu chemicznego ultra-gorących jowiszów ma zatem potencjał podważenia obecnych modeli atmosfer egzoplanetarnych. Istnieje jednak pewna symbioza modeli z obserwacjami, której doskonałym przykładem są opisywane tu badania, bowiem w ich trakcie odkryto tlenek glinu w atmosferze WASP-33b, czyli to co przewidywała teoria.

“Czułość GTC oraz OSIRIS były kluczowa dla sukcesu tych wymagających obserwacji” mówi Herve Bouy, współautor niniejszego artykułu. “Połączenie tych dwóch instrumentów sprawiło, że GTC  w ostatnich latach, stał się wiodącym teleskopem na polu badań atmosfer egzoplanetarnych” dodaje Antonio Cabrera Lavers, dyrektor operacji naukowych GTC.

Bardzo precyzyjne dane zebrane za pomocą GTC/OSIRIS umożliwiło badaczom stworzenie fizycznie uzasadnionego modelu widzialnej zmienności gwiazdy macierzystej. Pulsacje WASP-33 oraz zmiany ich amplitudy w zależności od długości fali promieniowania zostały uwzględnione podczas określania chromatycznej zmienności rozmiaru planety. “Wykorzystując współczesne metody określania składu chemicznego WASP-33b, odkrywamy, że elementy obserwowane w widmie transmisyjnym WASP-33b między 450 a 550 nm można najlepiej wytłumaczyć obecnością tlenku glinu w atmosferze” mówi von Essen. Badacze nie dostrzegli znaczących dowodów obecności innych związków, ale stosunkowo wysoką obfitość tlenku glinu. Dlatego też do potwierdzenia tej detekcji potrzebne będą dalsze obserwacje prowadzone zarówno z Ziemi jak i z przestrzeni kosmicznej.

Źródło:IAC