Astronomowie zaglądają w atmosferę rzadkiej egzoplanety która „nie powinna istnieć”

Odkrycie niezwykłej egzoplanety LTT 9779b zostało po raz pierwszy ogłoszone miesiąc temu. Zaledwie 260 lat świetlnych od nas, planeta została natychmiast uznana za doskonałego kandydata do dalszych badań jej dziwnej atmosfery. Okazuje się jednak, że nie musieliśmy nawet czekać zbyt długo, aby dowiedzieć się więcej.

LTT 9779b jest trochę większy niż Neptun, krążąc wokół gwiazdy podobnej do Słońca – jak na razie dość normalne. Ale dwie rzeczy są naprawdę szczególne. Jest tak blisko swojej gwiazdy, że planeta okrąża ją raz na 19 godzin; i pomimo palącego ciepła, któremu musi być poddana będąc tak blisko, LTT 9779b nadal ma znaczną atmosferę [substantial atmosphere].

Obserwacje w podczerwieni zebrane przez obecnie wycofany Kosmiczny Teleskop Spitzera obejmowały gwiazdę macierzystą planety, a astronomowie przeanalizowali te dane, publikując wyniki w kilku badaniach.

W pierwszym artykule zespół kierowany przez astronoma Iana Crossfielda z University of Kansas opisał profil temperaturowy LTT 9779b.

W drugim artykule zespół kierowany przez astronom Diany Dragomir z University of New Mexico scharakteryzowała atmosferę egzoplanety.

„Po raz pierwszy zmierzyliśmy światło pochodzące z tej planety, które nie powinno istnieć” – powiedział Crossfield .

„Ta planeta jest tak intensywnie napromieniowana przez swoją gwiazdę, że jej temperatura przekracza 3000 stopni Fahrenheita [1650 stopni Celsjusza], a jej atmosfera mogłaby całkowicie wyparować. Jednak nasze obserwacje Spitzera pokazują nam jej atmosferę poprzez światło podczerwone emitowane przez planetę”.

Wraz ze swoim zespołem badał krzywą fazową [phase curve] egzoplanety w świetle podczerwonym. Oto, co to oznacza: Ponieważ energia cieplna jest emitowana jako promieniowanie podczerwone, światło o tej długości fali może nam określić temperaturę obiektów kosmicznych oddalonych o wiele lat świetlnych.

System jest zorientowany w taki sposób, że planeta przechodzi między nami a gwiazdą, dając nam wyraźny widok z szerokiej strony planety zarówno porą nocną, jak i dzienną. Zatem, aby obliczyć temperaturę egzoplanety, astronomowie mogą wykorzystać zmieniające się światło całego układu jako orbity LTT 9779b.

Co ciekawe, najgorętszą porą dnia dla LTT 9779b jest właśnie południe, kiedy jego słońce jest bezpośrednio nad “głową”. Na Ziemi najgorętsza pora dnia to w rzeczywistości kilka godzin po południu, ponieważ ciepło wnika do atmosfery Ziemi szybciej niż jest wypromieniowywane z powrotem w kosmos.

To z kolei pozwala na pewne przemyślane na temat atmosfery LTT 9779b.

„Planeta jest znacznie chłodniejsza, niż się spodziewaliśmy, co sugeruje, że odbija większość padającego na nią światła gwiazd, prawdopodobnie z powodu chmur dziennych” – powiedział astronom Nicolas Cowan z Instytutu Badań nad Egzoplanetami (iREx) i Uniwersytetu McGill w Kanadzie.

„Planeta również nie przenosi dużo ciepła na swoją nocną stronę, ale wydaje nam się, że rozumiemy, że: pochłaniane światło gwiazd jest prawdopodobnie absorbowane wysoko w atmosferze, skąd energia jest szybko wypromieniowywana z powrotem w kosmos”.

Aby dokładniej zbadać atmosferę LTT 9779b, Dragomir i jej koledzy skupili się na wtórnych zaćmieniach, kiedy planeta przechodzi za gwiazdą. Powoduje to słabsze ściemnianie światła układu niż wtedy, gdy planeta przechodzi przed gwiazdą – czyli przejście – ale to słabsze ściemnianie może pomóc nam zrozumieć strukturę termiczną atmosfery egzoplanety.

„Gorące Neptuny są rzadkie, a jeden w tak ekstremalnym środowisku jak to, trudno jest wyjaśnić, ponieważ jego masa nie jest wystarczająco duża, aby utrzymać atmosferę przez bardzo długi czas” – powiedział Dragomir .

„Jak to się udało? LTT 9779b kazał nam drapać się po głowach, ale fakt, że ma atmosferę, daje nam rzadki sposób zbadania tego typu planety, więc zdecydowaliśmy się zbadać ją innym teleskopem”.

Naukowcy połączyli dane dotyczące wtórnego zaćmienia Spitzera z danymi z teleskopu TESS do polowania na egzoplanety. To pozwoliło im uzyskać widmo emisyjne z atmosfery LTT 9779b; to znaczy długości fal światła pochłanianego i wzmocnionego przez zawarte w nim elementy. Odkryli, że niektóre długości fal są absorbowane przez cząsteczki – prawdopodobnie tlenek węgla.

Nie jest to nieoczekiwane dla tak gorącej planety. Tlenek węgla został wykryty w gorących Jowiszach – gazowych olbrzymach, które również krążą wokół swoich gwiazd w bardzo bliskiej odległości. Ale giganty gazowe są masywniejsze niż gorące Neptuny i wykorzystują swoją znacznie wyższą grawitację, aby zachować swoją atmosferę. Uważano, że planety wielkości Neptuna nie powinny być wystarczająco masywne, aby to zrobić.

Znalezienie tlenku węgla w atmosferze gorącego Neptuna może pomóc nam zrozumieć, jak powstała ta planeta i dlaczego nadal ma swoją atmosferę.

Tak więc, chociaż wiemy więcej o LTT 9779b, wciąż jest wiele do zrobienia. Przyszłe obserwacje mogą pomóc nam odpowiedzieć na te i inne pytania, na przykład z czego jeszcze jest zrobiona atmosfera, i czy egzoplaneta zaczęła się od znacznie większych rozmiarów i obecnie jest w trakcie szybkiego kurczenia się.

Takie badania dadzą nam doskonały zestaw narzędzi i doświadczenie do badania atmosfery na światach potencjalnie nadających się do zamieszkania.

„Jeśli ktokolwiek ma uwierzyć w to, co mówią astronomowie na temat znajdowania oznak życia lub tlenu na innych światach, będziemy musieli pokazać, że faktycznie możemy to zrobić w pierwszej kolejności na łatwych rzeczach” – powiedział Crossfield.

„W tym sensie te większe, cieplejsze planety, takie jak LTT 9779b, działają jak trening i pokazują, że naprawdę wiemy, co robimy i możemy wszystko zrobić dobrze”.

Źródło: Michelle Starr

Phase Curves of Hot Neptune LTT 9779b Suggest a High-metallicity Atmosphere

Spitzer Reveals Evidence of Molecular Absorption in the Atmosphere of the Hot Neptune LTT 9779b

NEW STUDY DETAILS ATMOSPHERE ON ‘HOT NEPTUNE’ 260 LIGHT YEARS AWAY THAT ‘SHOULDN’T EXIST’

Exoplanet phase curve

Data reveals evidence of molecular absorption in the atmosphere of a hot Neptune

Zdjęcia: Ricardo Ramirez/Universidad de Chile

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x