Teleskop Webba natrafił na niezwykłą planetę. Tu wszystko jest na opak
Naukowcy odkryli planetę, która mogłaby być sceną kolejnej części Gwiezdnych Wojen. Ten obcy świat pełen jest sprzeczności. Jest cały pokryty lawą, ale równocześnie dość chłodny. A co najbardziej zaskakujące, ta egzoplaneta ma atmosferę.
Planeta o nazwana HD 3167 b to skalista superziemia. Superziemia to egzoplaneta (planeta z innego układu niż nasz Układ Słoneczny), której masa jest większa od masy Ziemi, ale mniejsza od masy lodowych lub gazowych olbrzymów pokroju Neptuna.
HD 3167 b położona jest 154 lata świetlne od naszej Ziemi w gwiazdozbiorze Ryb. Ten obcy świat okrąża swoją gwiazdę w ciągu 24 ziemskich godzin. Oznacza to, że rok trwa tam jeden dzień. Tak bliska orbita ma bardzo poważne konsekwencje. HD 3167 b jest prawdopodobnie związana pływowo ze swoją gwiazdą. Oznacza to, że jedna strona planety jest przez cały czas zwrócona w kierunku gwiazdy, podczas gdy druga pozostaje pogrążona w wiecznej nocy.
To sytuacja przypominająca Księżyc i Ziemię, choć tutaj warunki są znacznie bardziej ekstremalne. Na dziennej stronie HD 3167 b panują temperatury wystarczające do stopienia skał. Powierzchnia planety może więc przypominać gigantyczny ocean magmy, a nie skalisty krajobraz, jaki znamy z Ziemi.
W badaniu opublikowanym w The Astrophysical Journal Letters grupa kierowana przez naukowca z Uniwersytetu Chicagowskiego opisała nowe odkrycie.
Zaskakujące jest to, że im bliżej planeta skalista krąży wokół swojej gwiazdy, tym trudniej powinno być jej stworzyć atmosferę, ponieważ jest bombardowana wiatrem gwiezdnym i otrzymuje od gwiazdy więcej fotonów o wysokiej energii. Wygląda jednak na to, że wiele z planet lawowych ma taką atmosferę. Te planety są zbyt gorące dla życia, ale badając je, możemy powiedzieć coś o procesach istotnych dla innych planet skalistych - wyjaśnia Edwin Kite, profesor nadzwyczajny nauk geofizycznych na Uniwersytecie Chicagowskim i współautor badania.
Gdyby HD 3167 b nie posiadała atmosfery, jej dzienna strona powinna osiągać temperaturę bliską maksymalnej wartości wynikającej z warunków panujących na jej orbicie. Tak bliska obecność gwiazdy oznacza bowiem nieustanne bombardowanie powierzchni promieniowaniem.
Astronomowie spodziewali się więc ekstremalnie gorącego świata. Tymczasem obserwacje pokazały coś innego. Planeta jest wyraźnie chłodniejsza, niż powinna być, gdyby nie miała atmosfery.
Atmosfera może bowiem działać jak system transportu ciepła. Energia dostarczana przez gwiazdę na dzienną stronę nie pozostaje wyłącznie tam, gdzie dociera promieniowanie. Część energii może zostać rozprowadzona przez atmosferę i przeniesiona w kierunku nocnej strony planety.
W efekcie strona zwrócona ku gwieździe jest chłodniejsza, niż wynikałoby to z prostego modelu planety pozbawionej atmosfery. To właśnie ten efekt pozwolił naukowcom wysnuć wniosek, że HD 3167 b prawdopodobnie posiada atmosferę.
James Webb zajrzał na lawową planetę
Do wykrycia tego niezwykłego zjawiska wykorzystano Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Astronomowie skierowali na planetę instrument MIRI, który obserwuje kosmos w zakresie średniej podczerwieni.
To szczególnie przydatne w przypadku tak ekstremalnych światów. Temperatura planety wpływa bowiem na emitowane przez nią promieniowanie podczerwone. Analizując tę emisję, można próbować ustalić, jak gorąca jest powierzchnia i czy obecność atmosfery wpływa na sposób rozprowadzania energii.
Naukowcy wykorzystali tak zwane zaćmienie wtórne. W pewnym momencie planeta przechodzi za swoją gwiazdę z punktu widzenia teleskopu. Instrument może wtedy porównać ilość promieniowania docierającego do niego przed zniknięciem planety z tym, co rejestruje, gdy planeta jest zasłonięta przez gwiazdę.
Różnica dostarcza informacji o promieniowaniu emitowanym przez samą planetę, a tym samym o jej temperaturze. W przypadku HD 3167 b wynik okazał się zaskakujący. Świat jest chłodniejszy, niż powinien być.
Jak atmosfera może przetrwać tak blisko gwiazdy?
To pytanie jest jednym z najważniejszych elementów całego odkrycia. Intuicja podpowiad, że planeta znajdująca się bardzo blisko swojej gwiazdy powinna błyskawicznie stracić atmosferę. Silne promieniowanie oraz wiatr gwiazdowy mogą stopniowo wywiewać cząsteczki gazu w przestrzeń kosmiczną.
Im bliżej gwiazdy znajduje się planeta, tym trudniejsze powinno być więc zachowanie atmosfery.
HD 3167 b pokazuje jednak, że rzeczywistość może być bardziej skomplikowana. Co więcej, nie jest to jedyny gorący świat, na którym astronomowie znaleźli oznaki atmosfery.
Edwin Kite z University of Chicago, jeden ze współautorów badań, powiedział, że jest to szczególnie interesujące, ponieważ zgodnie z prostym obrazem fizycznym bliskość gwiazdy powinna atmosferze bardzo mocno utrudniać przetrwanie. Obserwacje wskazują jednak, że atmosfery mogą występować na wielu światach lawowych.
To oznacza, że naukowcy muszą dokładniej przyjrzeć się procesom, które pozwalają takim planetom zachować gazową otoczkę.
Co właściwie jest atmosferą na planecie pokrytej lawą?
W przypadku Ziemi atmosfera kojarzy nam się przede wszystkim z azotem, tlenem, parą wodną i innymi gazami. Na ekstremalnie gorącej planecie sytuacja może wyglądać zupełnie inaczej.
Na świecie takim jak HD 3167 b atmosfera może być związana między innymi z procesami zachodzącymi na rozgrzanej powierzchni. Wysokie temperatury mogą powodować parowanie materiału skalnego, a powstające gazy mogą tworzyć bardzo nietypową otoczkę wokół planety.
Nie oznacza to oczywiście, że HD 3167 b ma atmosferę podobną do ziemskiej. Mówimy o zupełnie innych warunkach fizycznych. Niektóre składniki takiej atmosfery mogą pochodzić bezpośrednio z parującej lub odparowującej powierzchni.
Uważamy, że HD 3167 b może mieć skład bogaty w krzemiany, z podobną mieszanką minerałów, która tworzy płaszcz Ziemi. Przed tymi badaniami spodziewaliśmy się, że atmosfera tych ultragorących planet będzie składać się z odparowanej skały, ale zaczynamy dostrzegać dowody na to, że niektóre z nich mogą mieć w swoich atmosferach cięższe gazy, takie jak dwutlenek węgla, tlenek węgla lub woda - mówi Brandon Park Coy z University of Chicago.
HD 3167 b wyróżnia się jeszcze jednym szczegółem. Jest najmniejszym spośród znanych naukowcom światów lawowych, na których udało się znaleźć oznaki atmosfery.
Samo odkrywanie egzoplanet nie jest już czymś niezwykłym. Od potwierdzenia pierwszej planety poza Układem Słonecznym minęło ponad 30 lat, a obecnie znamy już ponad 6300 egzoplanet.
Wśród nich znajdują się olbrzymie gazowe planety przypominające Jowisza, światy wielkości Neptuna oraz niewielkie planety skaliste. Niektóre krążą w odpowiedniej odległości od swoich gwiazd, aby potencjalnie mogła istnieć na nich ciekła woda. Inne są kompletnie niegościnne. Światy lawowe należą do tej drugiej kategorii.
Dziennikarz Spider's Web. Specjalizuje się w tematyce militariów i obronności. Pisze również o nauce - głownie o kosmosie. Jest pasjonatem lotnictwa, broni pancernej i miłośnikiem symulatorów. Interesuje się historią konfliktów oraz Chin i Wietnamu w XX wieku. Dziennikarzem jest od 1998 roku. Pracował w Super Expressie, Gazecie Wyborczej, Purepc. Jest autorem trzech książek poświęconych wojnie w Wietnamie. Prywatnie interesuje się również fizyką, grami, kotami i kolarstwem górskim.