Przejdź do głównej zawartości

Metale ziem rzadkich w rozżarzonej atmosferze egzoplanety

KELT-9b to najgorętsza znana nam egzoplaneta. Latem 2018 r. zespół astronomów znalazł sygnatury pary żelaza i tytanu w jej atmosferze. Teraz badacze byli w stanie również wykryć ślady pary sodu, magnezu, chromu oraz metale ziem rzadkich skandu i itru.


Egzoplanety są planetami spoza Układu Słonecznego, które krążą wokół gwiazd innych, niż Słońce. Od czasu odkrycia pierwszych egzoplanet w połowie lat 90. Znamy ich już ponad 3000. Wiele z tych planet jest ekstremalnych w porównaniu z planetami w Układzie Słonecznym: gorące gazowe olbrzymy, które krążą bardzo blisko swoich gwiazd macierzystych, nieraz w czasie krótszym, niż kilka dni. Takie planety nie występują w naszym Układzie Słonecznym a ich istnienie było niezgodne z przewidywaniami dotyczącymi tego, jak i dlaczego tworzą się planety. Przez ostatnie 20 lat astronomowie z całego świata starali się zrozumieć, skąd pochodzą te planety, z czego są zbudowane i jak wygląda ich klimat.

Niezwykle gorący gazowy olbrzym

KELT-9 to gwiazda znajdująca się 650 lat świetlnych od Ziemi w konstelacji Łabędzia. Jej egzoplaneta – KELT-9b – stanowi przykład najbardziej ekstremalnej z tych tak zwanych gorących Jowiszów, ponieważ krąży bardzo blisko swojej gwiazdy, która jest prawie dwukrotnie gorętsza od Słońca. Dlatego temperatura jej atmosfery sięga 4000 oC. W takim cieple wszystkie pierwiastki są prawie całkowicie w postaci pary a cząsteczki są rozbijane na atomy – podobnie jak ma to miejsce w przypadku warstw zewnętrznych gwiazd. Oznacza to, że atmosfera nie zawiera chmur ani aerozoli, a niebo jest czyste, przeważnie przezroczyste dla światła swojej gwiazdy.

Atomy, które tworzą gaz atmosfery, pochłaniają światło w bardzo specyficznych kolorach spektrum, a każdy atom ma unikalny „odcisk palca” barwy, którą absorbuje. Te odciski palców można zmierzyć za pomocą czułego spektrografu zamontowanego na dużym teleskopie, co pozwala astronomom określić skład chemiczny atmosfer planet odległych o wiele lat świetlnych od nas.

Egzoplaneta jak skarbnica

Zespół naukowców wykorzystał tę technikę i dokonał interesującego odkrycia: „Korzystając ze spektrografu HARPS-North zamontowanego na Italian National Telescope znajdującym się na wyspie La Palma, znaleźliśmy atomy żelaza i tytanu w gorącej atmosferze KELT-9b” – wyjaśnia Kevin Heng, dyrektor i profesor w Centre for Space and Habitabilty (CSH) na Uniwersytecie w Bernie i członek National Centre of Competence in Research PlanetS. Zespół obserwował układ KELT-9 drugi raz zeszłego lata, mając na celu potwierdzenie wcześniejszych detekcji, ale także kontynuowanie wyszukiwania dodatkowych pierwiastków, które również mogą być obecne w danych. Ich badanie obejmowało 73 atomy, w tym niektóre tzw. metale ziem rzadkich. Substancje te są mniej popularne na Ziemi, ale są stosowane w zaawansowanych materiałach i urządzeniach. Jens Hoeijmakers z CSH w Bernie i Obserwatorium Genewskiego, mówi: „Nasz zespół przewidział, że widmo tej planety może być skarbnicą, w której można wykryć wiele gatunków, których wcześniej nie zaobserwowano w atmosferze żadnej innej planety.”

Po wnikliwej analizie naukowcy rzeczywiście znaleźli w widmie planety sygnały pary sodu, magnezu, chromu i metali ziem rzadkich – skandu i itru. Ostatnie trzy z nich nigdy nie zostały wykryte w atmosferze egzoplanety. „Zespół rozwinął również interpretację tych danych i był w stanie wykorzystać te sygnały do oszacowania, na jakiej wysokości w atmosferze planety atomy te są absorbowane” – mówi Jens Hoeijmakers. Co więcej, naukowcy wiedzą również więcej o silnych globalnych wzorcach wiatru wysoko w atmosferze, które wydmuchują materię z jednej półkuli na drugą.

„Z dalszymi obserwacjami w przyszłości może zostać odkrytych wiele innych pierwiastków dzięki zastosowaniu tej samej techniki dla atmosfery tej planety, a być może także na innych planetach ogrzewanych do podobnych temperatur” – wyjaśnia Jens Hoeijmakers. Są duże szanse, że pewnego dnia znajdziemy tak zwane biosygnatury, czyli oznaki życia, na egzoplanecie, wykorzystując te same techniki, które stosujemy dzisiaj. Ostatecznie, chcemy wykorzystać nasze badania do zrozumienia pochodzenia i rozwoju Układu Słonecznego, a także pochodzenie życia” – dodaje Kevin Heng.

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…