Pierwiastki ziem rzadkich w atmosferze gorącej egzoplanety

KELT-9 b jest najgorętszą planetą spośród dotąd odkrytych. Latem 2018 roku zespół astronomów z uniwersytetów w Brnie i Genewie odkrył sygnatury gazowego żelaza i tytanu w jej atmosferze. Teraz badaczom udało się także odkryć ślady lotnego sodu, magnezu, chromu i metali ziem rzadkich takich jak skand i itr.

Egzoplanety to planety krążące wokół gwiazd spoza Układu Słonecznego. Od momentu odkrycia pierwszej egzoplanety w połowie lat dziewięćdziesiątych odkryto ponad 4000 egzoplanet. Wiele z tych planet zupełnie nie przypomina planet z naszego układu planetarnego: gorące gazowe olbrzymy krążące niewiarygodnie blisko swoich gwiazd macierzystych czasami w pełni okrążające je w ciągu kilku dni. Takie planety nie istnieją w naszym układzie planetarnym, a ich istnienie przeczyło naszej wiedzy o tym jak i dlaczego powstają planety. W ciągu ostatnich 20 lat, astronomowie z całego świata próbowali zrozumieć skąd się biorą takie planety, z czego się składają i jaki na ich powierzchni panuje klimat.

KELT-9 to gwiazda znajdująca się 650 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Łabędzia. Krążąca wokół niej egzoplaneta KELT-9 b jest jedną z najbardziej ekstremalnych gorących jowiszów, bowiem krąży bardzo blisko swojej gwiazdy, która jest dwukrotnie gorętsza od Słońca. Tym samym, temperatura jej atmosfery sięga 4000 stopni Celsjusza. W takim ukropie wszystkie pierwiastki znajdują się w stanie lotnym, a cząsteczki rozbijane są na poszczególne atomy – tak jak w zewnętrznych warstwach atmosfery gwiazd. Oznacza to, że atmosfera nie zawiera żadnych chmury ani aerozoli, a niebo jest tam przejrzyste i przezroczyste dla promieniowania z gwiazdy macierzystej.

Atomy tworzące gazy w atmosferze pochłaniają promieniowanie na określonych długościach fali, a każdy atom pozostawia unikalny świat w pochłanianym przez siebie świetle. Te odciski można mierzyć za pomocą czułego spektrografu zainstalowanego na dużym teleskopie, dzięki czemu astronomowie mogą analizować skład chemiczny atmosfer planet znajdujących się lata świetlne od Ziemi.

Wykorzystując tę metodę, zespół badaczy z Uniwersytetów w Brnie i Genewie dokonał interesującego odkrycia: “Wykorzystując spektrograf HARPS-North zainstalowany na teleskopie Italian National Telescope na wyspie La Palma, odkryliśmy atomy żelaza i tytanu w gorącej atmosferze KELT-9 b” tłumaczy Kevin Heng, dyrektor i profesor Center for Space and Habitability (CSH) na Uniwersytecie w Brnie. Badacze obserwowali układ KELT-9 po raz kolejny ostatniego lata próbując potwierdzić wcześniejsze detekcje, ale także próbując szukać dodatkowych pierwiastków, które także mogłyby być widoczne w danych. Badacze poszukiwali 73 pierwiastków, w tym także pierwiastków ziem rzadkich.

Po dokładnej analizie, badacze faktycznie odkryli silne sygnały od gazowego sodu, magnezu, chromu, skandu i itru w widmie planety. Ostatnie trzy z tych planet nigdy wcześniej nie były widziane w dużej ilości w atmosferze żadnej egzoplanety. “Badacze posunęli także do przodu interpretację zebranych danych i udało im się wykorzystać zarejestrowane sygnały do oszacowania na jakiej wysokości w atmosferze planety te pierwiastki są pochłaniane” mówi Jens Hoeijmakers. Co więcej, badacze wiedzą teraz także więcej o silnych wiatrach w górnych warstwach atmosfery, wywiewających materię z jednej półkuli na drugą.

Źródło: University of Bern

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.