Astronomowie przebadali "najbardziej ekstremalną egzoplanetę". Jej atmosfera przypomina ziemską?

W tym artykule:

1. Ekstremalna egzoplaneta ma warstwową atmosferę
2. Ekstremalna egzoplaneta bogata w tlenek tytanu
3. Odkrycie zmieni naukę o egzoplanetach

Odkryta w 2018 roku WASP-189b jest położona ok. 322 lata świetlne od Ziemi, w gwiazdozbiorze Wagi. Tytuł „najbardziej ekstremalnej egzoplanety” otrzymała w 2020 roku. Obserwacje prowadzone z pomocą teleskopu CHEOPS ujawniły wówczas, że WASP-189b leży 20 razy bliżej swojej gwiazdy macierzystej niż Ziemia w stosunku do Słońca. A to oznacza, że panujące na niej temperatury mogą sięgać ok. 3200 stopni Celsjusza.

Skąd więc doniesienia o podobieństwie do Ziemi? Otóż najnowsze badania, z wykorzystaniem spektrografu HARPS z Obserwatorium La Silla w Chile, pozwoliły naukowcom przyjrzeć się atmosferze tej supergorącej egzoplanety i ujawniły, że jej atmosfera jest nieco podobna do ziemskiej – ale tylko pod względem struktury, a nie składu.

Wygląda jak Ziemia, ma gwiazdę jak Słońce. Jedyny minus? Jest 3000 lat świetlnych od nas

Kepler-160 to jedna z gwiazd upolowanych przez kosztujący pół miliarda dolarów kosmiczny teleskop nazwany na cześć astronoma Johannesa Keplera. Z pomocą krążącego nad naszymi głowami urz...

Ekstremalna egzoplaneta ma warstwową atmosferę

Już w szkole podstawowej uczymy się, że atmosfera Ziemi nie jest jednolitą powłoką, a składa się z kilku warstw, w tym z troposfery, stratosfery i mezosfery. Każda z tych warstw ma charakterystyczne właściwości, różni się stężeniem poszczególnych gazów i odgrywa inną rolę w funkcjonowaniu ziemskiego ekosystemu. I tak na przykład troposfera zawiera większość pary wodnej, a w stratosferze kryje się warstwa ozonowa, która chroni nas przed szkodliwym promieniowaniem słonecznym.

Jeszcze do niedawna wielu naukowców uważało, że taka budowa atmosfery jest unikatowa dla Ziemi (lub jeszcze nieodkrytych planet skrywających rozwinięte życie), a atmosfery większości egzoplanet postrzegano jako jednowarstwowe „bańki”. Badanie, którego wyniki opublikowano właśnie w czasopiśmie naukowym „Nature Astronomy”, po raz pierwszy wykazało, że atmosfera egzoplanety – podobnie jak w przypadku Ziemi – może mieć wyraźne warstwy, choć o znacznie odmiennych właściwościach.

– W przeszłości astronomowie zakładali, że atmosfery egzoplanet istnieją jako jednolita warstwa i jako takie próbowali je zrozumieć. Jednak nasze wyniki pokazują, że nawet atmosfery intensywnie napromieniowanych, gigantycznych planet gazowych mają złożone trójwymiarowe struktury – wyjaśnia współautor badania Jens Hoeijmakers.

Czy to druga Ziemia? Jest podobnej wielkości, może występować na niej woda. Odkryli ją Polacy

Wygląda na to, że marzenie pisarzy science fiction może okazać się prawdą. W okolicy gwiazdy Proxima Centauri odkryto planetę o masie Ziemi, na której w dodatku może występować woda w st...

Ekstremalna egzoplaneta bogata w tlenek tytanu

Międzynarodowy zespół naukowców, pracujący pod kierunkiem Uniwersytetu w Lund w Szwecji, zbadał atmosferę ekstremalnej egzoplanety WASP-189b dzięki tzw. tranzytowi. Kiedy planeta przechodziła między swoją gwiazdą macierzystą a aparatem HARPS, naukowcy mierzyli, z jaką intensywnością światło gwiazdy przechodzi przez atmosferę egzoplanety.

Ponieważ poszczególne gazy w atmosferze WASP-189b, podobnie jak ozon na Ziemi, pochłaniają lub odbijają promieniowanie gwiazdy w różnym stopniu, badacze mogli określić, jakie pierwiastki występują w tamtejszej atmosferze. Wyniki obserwacji ujawniły obecność żelaza, chromu, wanadu, magnezu i manganu. Ale za szczególnie interesującą naukowcy uznali obecność tlenku tytanu.

– Tlenek tytanu prawdopodobnie pochłania promieniowanie krótkofalowe, takie jak promieniowanie ultrafioletowe. Jego wykrycie może zatem wskazywać na istnienie w atmosferze WASP-189b warstwy, która oddziałuje z promieniowaniem gwiazdowym podobnie jak warstwa ozonowa na Ziemi – mówi współautor badania Kevin Heng, profesor astrofizyki z Uniwersytetu w Bernie.

Za istnieniem warstw atmosferycznych na WASP-189b przemawia fakt, że w trakcie obserwacji naukowcy zauważyli pewne zmiany w rozmieszczeniu gazów. Ale podczas gdy w niektórych rejonach zmiany były wyraźnie widoczne, inne wydawały się niemal nienaruszone. – Uważamy, że to oznacza, że gazy pozostają w różnych warstwach atmosfery. Podobnie jak ślady pary wodnej i ozonu na Ziemi widziane z daleka dawałby inny obraz zmian, ponieważ występują w różnych warstwach atmosferycznych – wyjaśnia Bibiana Prinoth, współautorka badania.

Na nowo odkrytej planecie rok trwa tylko 16 godzin

TOI-2109b fascynuje astronomów. Takich planet nie ma w Układzie Słonecznym.

Odkrycie zmieni naukę o egzoplanetach

Autorzy badania uważają, że odkrycie może pomóc w badaniu innych egzoplanet, w tym tych bardziej podobnych do Ziemi. Ale zwracają też uwagę na konieczność ponownego opracowania niektórych modeli komputerowych i teorii astronomicznych dotyczących atmosfer planet pozasłonecznych.

– Jesteśmy przekonani, że aby móc w pełni zrozumieć te i inne rodzaje planet musimy docenić trójwymiarową naturę ich atmosfer. Wymaga to innowacji w technikach analizy danych, modelowaniu komputerowym i fundamentalnej teorii atmosfery – podsumowuje Heng.

Źródło: Nature Astronomy.