Pierwsze spojrzenie na niezwykłą atmosferę egzoplanety

Astronomowie odkryli ciekawą egzoplanetę o niezwykle niskiej gęstości nasypowej – prawie 15 razy mniejszej niż Jowisza i 60 razy mniejszej niż ziemska. Pierwsze widmo atmosfery tej planety dostarcza wskazówek na temat przyczyny tej niezwykłej właściwości.

Wizualizacja HIP 41378 f, gazowej planety znajdującej się 347 lat świetlnych od Ziemi. Źródło: NASA Exoplanet Catalog.

HIP 41378 f jest jedną z najmniej gęstych znanych egzoplanet – jej gęstość wynosi zaledwie 0,09 g/cm3, ale nie jest jeszcze jasne, dlaczego ta planeta jest tak luźno upakowana. HIP 41378 f może być przykładem rzadkiej klasy egzoplanet o bardzo niskiej gęstości, które zawierają znacznie więcej gazu niż można by się spodziewać po ich masie. Z drugiej strony, niska gęstość nasypowa planety może być tylko sztuczką krzywej blasku – jeżeli planeta ma pierścienie, jej promień może wydawać się sztucznie powiększony, co obniża obliczoną gęstość nasypową.

Obie możliwości są ekscytujące, ponieważ naukowcy odkryli zaledwie kilka tego typu planet i nie udało im się jeszcze ostatecznie wykryć pierścieni wokół egzoplanety. Teraz, zespół kierowany przez Munazza Alam (Carnegie Earth & Planets Laboratory and Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian) zebrał pierwsze widmo transmisji atmosfery HIP 41378 f w bliskiej podczerwieni, aby lepiej zrozumieć tę niezwykłą planetę. Praca na ten temat została opublikowana w The Astrophysical Journal Letters.

Alam i jej współpracownicy użyli Kosmicznego Teleskopu Hubble’a do zmierzenia światła, które przenika przez atmosferę HIP 41378 f podczas 19-godzinnego tranzytu planety przed tarczą jej gwiazdy macierzystej. Zespół odkrył, że widmo HIP 41378 f jest prawie pozbawione cech charakterystycznych, brak im charakterystycznych spadków, które sygnalizują absorpcję światła przez cząsteczki w atmosferze.

Używając jednowymiarowych modeli atmosfery, autorzy byli w stanie wykluczyć istnienie czystej atmosfery bogatej w wodór i hel. Stwierdzili jednak, że prawie płaskie widmo planety jest zgodne z wieloma scenariuszami: HIP 41378 f może mieć atmosferę wyjątkowo bogatą w pierwiastki cięższe od helu, warstwę zamglenia lub pierścienie. W przypadku planety z pierścieniami autorzy obliczyli, że rzeczywisty promień HIP 41378 f byłby o około 60% mniejszy niż obecnie szacowany, co prowadzi do gęstości nasypowej wynoszącej 1,2 g/cm3, czyli mniej więcej takiej, jaką mają Jowisz i Uran.

Brak cech spektralnych HIP 41378 f nie oznacza, że nie możemy dowiedzieć się więcej o atmosferze planety. Pomiar widma transmisji planety przy dłuższych falach może pomóc w rozróżnieniu możliwości, ponieważ zamglona atmosfera wywołałaby tranzyty na różnych głębokościach przy różnych długościach fal, podczas gdy obecność pierścieni powodowałaby mniejsze zmiany.

Autorzy zbadali możliwość zaobserwowania HIP 41378 f przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) i stwierdzili, że instrumenty na podczerwień teleskopu są wystarczająco czułe, aby rozróżnić konkurujące ze sobą scenariusze. Przy okresie orbitalnym wynoszącym około 1,5 roku ziemskiego, podczas planowanej pięcioletniej misji JWST będzie mieć tylko kilka okazji do zaobserwowania tranzytu HIP 41378 f przed jej gwiazdą macierzystą. Alam i jej współpracownicy wykorzystali czas zaobserwowanego tranzytu do zaktualizowania przewidywań dla przyszłych tranzytów HIP 41378 f; później w 2022 i połowa 2024 roku przyniosą nowe możliwości badania tego kuszącego odległego świata!

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Astronomowie są świadkami, jak umierająca gwiazda osiąga swój koniec