Helowa egzoplaneta nadęta jak balon

Helowa egzoplaneta rozdęta niczym balon. Źródło: Denis Bajram

Astronomowie odkryli odległą planetę z dużą ilością helu w atmosferze, która rozdęła się do punktu, w którym przypomina nadęty balon.

Międzynarodowy zespół badaczy odkrył gaz szlachetny uciekający z atmosfery egzoplanety HAT-P-11b odległej od nas o 124 lata świetlne w kierunku gwiazdozbioru Łabędzia.

Za tym niezwykłym odkryciem stoją naukowcy pracujący pod kierownictwem badaczy z University of Geneva, którzy obserwowali egzoplanetę za pomocą spektrografu Carmenes zainstalowanego na pokładzie 4-metrowego teleskopu w Calar Alto w Hiszpanii.

Po raz pierwszy w historii dane pozwoliły określić prędkość atomów helu w górnych warstwach atmosfery egzoplanety, która rozmiarami przypomina Neptuna. Hel wypełnia rozległy obłok uciekający z planety tak samo jak balon wypełniony helem może uciec z trzymającej go dłoni.

Zespół badawczy uważa, że to przełomowe odkrycie może otworzyć nowe drzwi do wiedzy o ekstremalnych warunkach atmosferycznych panujących  wokół najgorętszych egzoplanet.

Wyniki badania opublikowano w wiodącym periodyku naukowym Nature w dniu 6 grudnia br.

Jessica Spake z Wydziału Fizyki i Astronomii na Uniwersytecie w Exeter powiedziała: “To naprawdę ekscytujące odkrycie, szczególnie dlatego, że hel w atmosferze jakiejkolwiek planety odkryto po raz pierwszy kilka miesięcy emu. Obserwacje wskazują, że hel jest wywiewany z planety przez promieniowanie jej gwiazdy macierzystej. Mamy nadzieję, że będziemy mogli wykorzystać te nowe badania do tego, aby określić jakiego rodzaju planety posiadają duże otoczki wodoru i helu oraz jak długo mogą one utrzymywać te gazy w swoich atmosferach”.

Hel został po raz pierwszy odkryty jako żółta linia widmowa w promieniowaniu słonecznym w 1868 roku. Astronom Norman Lockyer jako pierwszy postawił tezę, że za tę linię odpowiada nowy pierwiastek i nazwał go na cześć Heliosa – greckiego boga i uosobienia Słońca. Od tego czasu dowiedzieliśmy się także, że jest on jednym z głównych składników Jowisza i Saturna.

To także drugi pod względem obfitości pierwiastek we wszechświecie i od dawna uważa się, że może on być jednym z najłatwiej wykrywalnych gazów tworzących gazowe egzoplanety. Niemniej jednak, to dopiero w tym roku po raz pierwszy udało się go odkryć w atmosferze którejkolwiek egzoplanety.

W ramach najnowszych badań, zespół badawczy wykorzystał spektrograf Carmenes do rozłożenia promieniowania gwiazdy w widmo, które ujawniło nam obecność helu w atmosferze planety.  Dane widmowe pozwalają nam także określić położenie oraz prędkość atomów gazu w górnych warstwach atmosfery HAT-P-11b, znajdującej się 20 razy bliżej swojej gwiazdy niż Ziemia.

Romain Allart, doktorant z University of Geneva oraz główny autor opracowania dodaje: “Podejrzewaliśmy, że bliskość gwiazdy może mieć istotny wpływ na atmosferę tej egzoplanety. Nowe obserwacje są tak precyzyjne, że atmosfera egzoplanety jest bez wątpienia rozdęta przez promieniowanie gwiazdy i stopniowo ucieka w przestrzeń kosmiczną”.

Nowe obserwacje są wspierane przez najnowsze symulacje komputerowe opracowane przez Vincenta Bourriera, współautora opracowania i członka europejskiego projektu FOUR ACES, wykorzystywane do śledzenia trajektorii atomów helu.

Vincent Bourrier tłumaczy: “Hel jest wywiewany z dziennej strony planety na jego nocną stronę z prędkością ponad 10 000 kilometrów na godzinę. Z uwagi na to, że jest to tak lekki gaz, z łatwością ucieka przyciąganiu planety tworząc wokół niej rozdęty obłok”.

To właśnie to zjawisko odpowiada za rozdęcie otoczki HAT-P-11b.

Źródło: University of Exeter