Teleskopy NASA odkryły czyste niebo i parę wodną na exo-Neptunie
Astronomowie korzystający z danych z teleskopów NASA – Hubble, Spitzer i Kepler – odkryli czyste niebo oraz parę wodną na planecie gazowej poza naszym Układem Słonecznym. Planeta ma rozmiar Neptuna, co czyni ją najmniejszą z tych, na których wykryto jakiekolwiek cząsteczki.
„Odkrycie to jest znaczące w analizie składu atmosfery mniejszych, skalistych planet, bardziej takich jak Ziemia. Osiągnięcia takie są dziś możliwe tylko dzięki połączeniu możliwości tych unikalnych i potężnych obserwatoriów” – powiedział John Grunsfeld, asystent administratora NASA w Waszyngtonie. Chmury w atmosferach planet mogą blokować widok cząstek bazowych, które ujawniają informacje na temat powstania i historii planety. Odkrycie czystego nieba nad planetą rozmiarów Neptuna jest dobrym znakiem wskazującym, że mniejsze planety mogą mieć podobną dobrą widoczność.
„Gdy astronomowie idą w nocy obserwować przez teleskop, mówią ‘czyste niebo’ to znaczy szczęście. W tym przypadku znaleźliśmy czyste niebo na odległej planecie. To szczęście dla nas, ponieważ oznacza to, że chmury nie będą nam blokowały widoku na cząsteczki wody” – powiedział Jonathan Fraine z Uniwersytetu Maryland.
Planeta – HAT-P-11b – nazywana również exo-Neptun, jest planetą rozmiarów Neptuna, krążącą wokół innej gwiazdy. Znajduje się w odległości 120 lat świetlnych od nas, w gwiazdozbiorze Łabędzia. W przeciwieństwie do Neptuna planeta ta krąży bliżej swojej gwiazdy macierzystej, wykonując w przybliżeniu jedno okrążenie na pięć dni. Wydaje się być gorącym światem ze skalistym jądrem i gazową atmosferą. Niewiele więcej było wiadomo o składzie planety, czy innej podobnej do exo-Neptuna.
Częścią wyzwania w analizie atmosfer planet jest ich rozmiar. Większe, takie jak Jowisz są łatwiejsze do zobaczenia, ponieważ mają imponujący obwód i stosunkowo odętą atmosferę. W rzeczywistości, badacze już wykryli parę wodną w tamtych planetach. Mniejsze planety są trudniejsze do badania, a co więcej obserwowane do tej pory wydawały się być zachmurzone.
W nowych badaniach astronomowie określili spojrzenie na atmosferę, nie wiedząc, czy jej atmosfera będzie zachmurzona, czy nie. Użyli Wide Filed Camera 3 teleskopu Hubble’a, oraz techniki zwanej spektroskopią transmisyjną, w której planeta jest obserwowana, gdy przechodzi na tle tarczy swojej macierzystej gwiazdy. Światło gwiazdy jest filtrowane przez brzeg atmosfery planety i trafia do obiektywu teleskopu. Jeśli cząsteczki takie jak para wodna są obecne, pochłaniają część światła gwiazdy, pozostawiając wyraźny podpis w świetle, które dociera do naszych teleskopów. Korzystając z tej strategii, Hubble był w stanie wykryć parę wodną w HAT-P-11b. Technika ta wskazuje, że planeta nie posiada chmur blokujących widok. Jest to obiecujący znak, że bardziej bezchmurne planety mogą być zlokalizowane i analizowane w przyszłości.
Ale zanim zespół będzie mógł świętować czyste niebo na exo-Neptunie, musi pokazać, że te gwiezdne punkty – chłodniejsze „piegi” na tarczy gwiazdy – nie były prawdziwym źródłem pary wodnej. Zimne gwiezdne punkty na tarczy macierzystej gwiazdy mogą zawierać parę wodną, co uwidoczni fałszywie pochodzenie z planety. Dlatego zespół zwrócił się do teleskopów Kepler i Spitzer. Kepler obserwował jeden kawałek nieba przez lata, i zdarzyło się, że HAT-P-11b leżał w tym obszarze. Te dane w świetle widzialnym są połączone z ukierunkowanymi obserwacjami Spitzera uzyskanymi w podczerwieni. Porównując te obserwacje, astronomowie zorientowali się, że gwiezdne punkty były zbyt gorące, by zawierać jakąkolwiek parę.
To właśnie w tym momencie zespół mógł świętować wykrycie pary wodnej na świecie tak różnym od naszego w Układzie Słonecznym. „Myślimy, że ten exo-Neptun może mieć zróżnicowany skład, co odzwierciedla historię jego powstania. Teraz, z tymi danymi możemy poskładać opowiadanie na temat pochodzenia tych odległych światów” – mówi Heather Knutson z California Institute of Technology w Pasadenie. Wyniki z tych trzech teleskopów pokazują, że HAT-P-11b składa się z płaszcza pary wodnej, wodoru i prawdopodobnie innych, jeszcze nie zidentyfikowanych cząsteczek. Teoretycy będą sporządzać nowe modele wyjaśniające charakterystykę i pochodzenie planet.
Astronomowie planują badać więcej exo-Neptunów w przyszłości, i mają nadzieję stosować tę samą metodę co przy mniejszych super-Ziemiach – masywnych, skalistych kuzynach naszej planety. Nasz Układ Słoneczny nie posiada super-Ziemi, ale misja Kepler odnajduje je tłumnie wokół innych gwiazd. Kosmiczny Teleskop James Webb, które powinien wystartować w 2018 r. będzie szukał pary wodnej i innych cząsteczek na super-Ziemiach.
Źródło:
Hubble
„Odkrycie to jest znaczące w analizie składu atmosfery mniejszych, skalistych planet, bardziej takich jak Ziemia. Osiągnięcia takie są dziś możliwe tylko dzięki połączeniu możliwości tych unikalnych i potężnych obserwatoriów” – powiedział John Grunsfeld, asystent administratora NASA w Waszyngtonie. Chmury w atmosferach planet mogą blokować widok cząstek bazowych, które ujawniają informacje na temat powstania i historii planety. Odkrycie czystego nieba nad planetą rozmiarów Neptuna jest dobrym znakiem wskazującym, że mniejsze planety mogą mieć podobną dobrą widoczność.
„Gdy astronomowie idą w nocy obserwować przez teleskop, mówią ‘czyste niebo’ to znaczy szczęście. W tym przypadku znaleźliśmy czyste niebo na odległej planecie. To szczęście dla nas, ponieważ oznacza to, że chmury nie będą nam blokowały widoku na cząsteczki wody” – powiedział Jonathan Fraine z Uniwersytetu Maryland.
Częścią wyzwania w analizie atmosfer planet jest ich rozmiar. Większe, takie jak Jowisz są łatwiejsze do zobaczenia, ponieważ mają imponujący obwód i stosunkowo odętą atmosferę. W rzeczywistości, badacze już wykryli parę wodną w tamtych planetach. Mniejsze planety są trudniejsze do badania, a co więcej obserwowane do tej pory wydawały się być zachmurzone.
W nowych badaniach astronomowie określili spojrzenie na atmosferę, nie wiedząc, czy jej atmosfera będzie zachmurzona, czy nie. Użyli Wide Filed Camera 3 teleskopu Hubble’a, oraz techniki zwanej spektroskopią transmisyjną, w której planeta jest obserwowana, gdy przechodzi na tle tarczy swojej macierzystej gwiazdy. Światło gwiazdy jest filtrowane przez brzeg atmosfery planety i trafia do obiektywu teleskopu. Jeśli cząsteczki takie jak para wodna są obecne, pochłaniają część światła gwiazdy, pozostawiając wyraźny podpis w świetle, które dociera do naszych teleskopów. Korzystając z tej strategii, Hubble był w stanie wykryć parę wodną w HAT-P-11b. Technika ta wskazuje, że planeta nie posiada chmur blokujących widok. Jest to obiecujący znak, że bardziej bezchmurne planety mogą być zlokalizowane i analizowane w przyszłości.
Ale zanim zespół będzie mógł świętować czyste niebo na exo-Neptunie, musi pokazać, że te gwiezdne punkty – chłodniejsze „piegi” na tarczy gwiazdy – nie były prawdziwym źródłem pary wodnej. Zimne gwiezdne punkty na tarczy macierzystej gwiazdy mogą zawierać parę wodną, co uwidoczni fałszywie pochodzenie z planety. Dlatego zespół zwrócił się do teleskopów Kepler i Spitzer. Kepler obserwował jeden kawałek nieba przez lata, i zdarzyło się, że HAT-P-11b leżał w tym obszarze. Te dane w świetle widzialnym są połączone z ukierunkowanymi obserwacjami Spitzera uzyskanymi w podczerwieni. Porównując te obserwacje, astronomowie zorientowali się, że gwiezdne punkty były zbyt gorące, by zawierać jakąkolwiek parę.
To właśnie w tym momencie zespół mógł świętować wykrycie pary wodnej na świecie tak różnym od naszego w Układzie Słonecznym. „Myślimy, że ten exo-Neptun może mieć zróżnicowany skład, co odzwierciedla historię jego powstania. Teraz, z tymi danymi możemy poskładać opowiadanie na temat pochodzenia tych odległych światów” – mówi Heather Knutson z California Institute of Technology w Pasadenie. Wyniki z tych trzech teleskopów pokazują, że HAT-P-11b składa się z płaszcza pary wodnej, wodoru i prawdopodobnie innych, jeszcze nie zidentyfikowanych cząsteczek. Teoretycy będą sporządzać nowe modele wyjaśniające charakterystykę i pochodzenie planet.
Astronomowie planują badać więcej exo-Neptunów w przyszłości, i mają nadzieję stosować tę samą metodę co przy mniejszych super-Ziemiach – masywnych, skalistych kuzynach naszej planety. Nasz Układ Słoneczny nie posiada super-Ziemi, ale misja Kepler odnajduje je tłumnie wokół innych gwiazd. Kosmiczny Teleskop James Webb, które powinien wystartować w 2018 r. będzie szukał pary wodnej i innych cząsteczek na super-Ziemiach.
Źródło:
Hubble
.jpg)
