Przejdź do głównej zawartości

Szukając brakujących światów, Hubble znajduje szybko znikającą planetę

Rybacy byliby zdziwieni, gdyby łowili jedynie duże i małe ryby, ale niewiele tych średniej wielkości. Astronomowie również byli zakłopotani odkrywając planety pozasłoneczne. Znaleźli gorące planety rozmiarów Jowisza i gorące super-ziemie (planety nie większe, niż 1,5 średnicy Ziemi). Planety te są gorące, ponieważ krążą bardzo blisko swoich macierzystych gwiazd. Ale tak zwane „gorące Neptuny”, których atmosfera jest podgrzewana do prawie 1000 oC, były znacznie trudniejsze do znalezienia. W rzeczywistości do tej pory znaleziono zaledwie garstkę gorących Neptunów.

W rzeczywistości większość planet pozasłonecznych jest zaledwie „ciepła”, ponieważ krążą one dalej od swoich gwiazd, niż te w regionie, w którym astronomowie spodziewają się znaleźć gorące Neptuny. Tajemniczy deficyt gorących Neptunów sugeruje, że takie obce światy są rzadkością lub że były kiedyś powszechne, ale od tego czasu zniknęły.

Kilka lat temu naukowcy korzystający z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a odkryli, że jeden z najcieplejszych znanych Neptunów (GJ 436b) traci swoją atmosferę. Planeta nie powinna wyparować, ale cieplejsze Neptuny mogły nie mieć tyle szczęścia.

Teraz astronomowie użyli teleskopu Hubble’a, aby złapać drugiego „bardzo ciepłego” Neptuna (GJ 3470b), który traci swoją atmosferę w tempie 100 razy szybszym, niż (GJ 436b). Obie planety znajdują się w odległości około 6 mln km od swoich gwiazd. To 1/10 odległości pomiędzy Słońcem a Merkurym (najbardziej wewnętrzna planeta Układu Słonecznego). 


Podobnie jak w przypadku wcześniej odkrytych parujących planet, intensywne promieniowanie gwiazdy ogrzewa atmosferę do momentu, w którym ucieka ona przed przyciąganiem grawitacyjnym planety. Jednym z powodów, dla których GJ 3470b może parować szybciej, niż GJ 436b jest to, że nie jest ona tak gęsta, więc jest mniej zdolna do grawitacyjnego utrzymania gorącej atmosfery.

Co więcej, gwiazda macierzysta GJ 3470b ma zaledwie 2 mld lat a ta, którą okrąża GJ 436b jest w wieku pomiędzy 4 a 8 mld lat. Młodsza gwiazda jest bardziej energetyczna, więc bardziej bombarduje promieniowaniem swoją planetę, niż starsza promieniuje w GJ 436b. Obie gwiazdy są czerwonymi karłami, które są mniejsze, niż nasze Słońce i żyjące dłużej, niż ono.

Odkrycie dwóch parujących, ciepłych Neptunów wzmacnia pogląd, że gorętsza wersja tych odległych światów może być klasą planet przejściowych, których ostatecznym przeznaczeniem jest zmniejszenie się do najbardziej powszechnego typu znanych egzoplanet, mini-Neptunów – planet o ciężkich, zdominowanych przez wodór atmosferach, większych od Ziemi ale mniejszych od Neptuna. Ostatecznie, planety te mogą zmniejszać się jeszcze bardziej, aby stać się super-ziemiami, masywniejszym, skalistymi  wersjami Ziemi.

Naukowcy wykorzystali spektrograf obrazowania teleskopu Hubble’a w celu wykrycia promieniowania ultrafioletowego pochodzącego od wodoru w olbrzymim kokonie otaczającym planetę, która przechodzi na tle tarczy swojej gwiazdy. Ten kokon wodoru odfiltrowuje część światła gwiazdy. Wyniki te są interpretowane jako dowód na to, że atmosfera planety ulatuje w kosmos.

Zespół szacuje, że planeta straciła aż 35% materii w ciągu swojego życia, ponieważ prawdopodobnie szybciej traciła masę, gdy czerwony karzeł był młodszy i emitował jeszcze więcej promieniowania. Jeżeli planeta nadal będzie szybko tracić materię, zmniejszy się do rozmiarów mini-Neptuna w ciągu kilku milionów lat.

Wodór prawdopodobnie nie jest jedynym pierwiastkiem wyparowującym z planety. Naukowcy planują użyć Hubble’a do polowania na pierwiastki cięższe, niż wodór i hel, które połączyły się z wodorem, aby uciec z planety. Uważają oni, że wodór może przenosić cięższe pierwiastki, takie jak węgiel, który znajduje się głębiej w atmosferze, w górę i na zewnątrz w kosmos.

Obserwacje te są częścią przeglądu Panchromatic Comparative Exoplanet Treasury (PanCET), programu Hubble’a, w ramach którego astronomowie przyjrzą się 20 egzoplanetom, głównie gorącym Jowiszom, w pierwszym badaniu porównawczym na wielką skalę odległych światów w ultrafiolecie, świetle widzialnym oraz podczerwieni.

Obserwowanie parowania tych dwóch ciepłych Neptunów jest zachęcające, ale członkowie zespołu wiedzą, że muszą dowiedzieć się więcej, aby potwierdzić przewidywania. Niestety, być może nie istnieją inne planety tej klasy znajdujące się wystarczająco blisko Ziemi, aby można było je obserwować. Problem polega na tym, że wodoru nie można wykryć w ciepłych Neptunach w odległości większej, niż 150 lat świetlnych od Ziemi, ponieważ jest zasłonięty przez gaz międzygwiazdowy. GJ 3470b znajduje się w odległości 97 lat świetlnych od nas. 

Hel także jest pierwiastkiem uciekającym z atmosfery gorącego Neptuna. Astronomowie mogliby wykorzystać Hubble’a a w przyszłości także Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do poszukiwania w podczerwieni promieniowania helu, ponieważ nie jest on blokowany przez materię międzygwiazdową.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…