Venku v prostoru je neobvyklé jméno exoplanety Gliese 3470 b (GJ 3470 b.) Je to podivný svět, něco jako hybrid mezi Zemí a Neptunem. Má skalnaté jádro jako Země, ale je obklopeno atmosférou vyrobenou z vodíku a helia. Tato kombinace je na rozdíl od všeho v naší vlastní sluneční soustavě.
Planeta obíhá kolem červeného trpaslíka jménem Gliese 3470 v souhvězdí Rakovina. GJ 3470 b je asi 12,6 hmotností Země, což znamená, že je zhruba na půli cesty mezi hmotou Země a Neptun. (Neptun má asi 17 hmotností Země.)
Díky mise Kepler víme, že v tomto masovém rozsahu existuje mnoho exoplanet. Je možné, že až 80% planet spadá do tohoto rozmezí, i když budoucí mise exoplanet to bezpochyby objasní. Až doposud se astronomové dobře nedívali na atmosféru jedné z těchto planet, takže jejich formování je trochu záhadou.
Vesmírné dalekohledy Hubble a Spitzer se spojily, aby se podrobně podívaly na atmosféru GJ 3470 b. Je to poprvé, co astronomové dokázali identifikovat chemický otisk atmosféry takové planety. Zjistili, že planeta má téměř nedotčenou prvotní atmosféru vodíku a helia, bez přítomnosti těžších prvků.
A to představuje trochu tajemství.
"Ve sluneční soustavě nic takového nemáme, a to je důvod, proč je to pozoruhodné."
Björn Benneke z University of Montreal v Kanadě
Half Star, Half Planet?
GJ 3470 b je svou atmosférou vodíku a helia v některých ohledech spíše hvězdou než planetou. Naše vlastní Slunce je 73% vodíku a zbytek je téměř celé hélium. Pouze nepatrná část Slunce jsou těžší prvky jako kyslík, neon, železo a uhlík. Plynoví obři Jupiter a Saturn jsou většinou vodík a hélium, ale také obsahují jiné sloučeniny, jako je metan a amoniak, a také těžší prvky. Tyto sloučeniny v GJ 3470 b téměř chybí.
"Je to velký objev z pohledu planety." Planeta obíhá velmi blízko hvězdy a je mnohem méně hmotná než Jupiter - 318krát větší než hmotnost Země -, ale dokázala utlumit prvotní atmosféru vodíku / helia, která je do značné míry „neznečištěna“ těžšími prvky, “řekl Björn Benneke z University of Montreal v Kanadě, v tiskové zprávě NASA. "Ve sluneční soustavě nic takového nemáme, a to je důvod, proč je to pozoruhodné."
Astronomové za touto prací kombinovali schopnosti více vlnových délek obou kosmických dalekohledů, aby získali dobrý přehled o atmosféře GJ 3470 b. Udělali to měřením absorpce hvězdného světla, když exoplanet přešel před svou hostitelskou hvězdou. Také měřili ztrátu odraženého světla, když exoplaneta prošla za hvězdou. Celkem vesmírný dalekohled pozoroval 12 tranzitů a 20 zatmění.
Astronomové používají spektroskopii k identifikaci chemických otisků vodíku a hélia v atmosféře, a to vše umožnila povaha atmosféry planety. Většinou je to jasné s velmi malým zákalem, což znamená, že se mohli hluboce podívat do atmosféry. "Poprvé máme spektroskopický podpis takového světa," řekla Benneke.
Ale ta spektroskopie odhalila něco nečekaného. Astronomové si mysleli, že najdou podobné chemické složení jako planeta Neptun, s těžšími prvky, jako je kyslík a uhlík. Místo toho však našli atmosféru připomínající Slunce.
"... našli jsme atmosféru, která je tak těžká u těžkých prvků, že její složení připomíná složení Slunce bohaté na vodík / helium."
BJÖRN BENNEKE UNIVERZITY MONTREÁLU V KANADĚ
"Očekávali jsme atmosféru silně obohacenou těžšími prvky, jako je kyslík a uhlík, které vytvářejí hojnou vodní páru a metanový plyn, podobné tomu, co vidíme na Neptunu," řekl Benneke. "Místo toho jsme našli atmosféru, která je tak těžká u těžkých prvků, že její složení připomíná složení Slunce bohaté na vodík / helium."
Dělat to dohromady
Nyní, když astronomové dobře zvládli atmosféru exoplanety, díky kombinované síle Hubbleova a kosmického dalekohledu Spitzer mohou začít chápat, jak se tato podivná planeta mohla zformovat.
GJ 3470 b je v ostrém kontrastu s jinými exoplanety. Astronomové se domnívají, že jiné exoplanety, například žhaví horolezci, se utvářejí ve velké vzdálenosti od jejich Slunce a poté migrují dovnitř. Ale astronomové si myslí, že tento exoplanet vznikl velmi blízko ke své červené trpasličí hvězdě, poblíž místa, kde je dnes umístěn.
Pravděpodobně se nejprve vytvořil jako drobný skalní předmět, zapletený do středu protoplanetárního disku, přibližně ve stejnou dobu, kdy se vytvořila hvězda. Shromáždila nebo by narostla jeho atmosféra ze stejného prvotního materiálu na disku, ze kterého se hvězda vytvořila. A to by vysvětlovalo jeho vodíkovou / heliovou atmosféru a proč jí chybí těžší prvky.
"Je to velký objev z pohledu planety."
BJÖRN BENNEKE UNIVERZITY MONTREÁLU V KANADĚ
"Vidíme objekt, který dokázal nashromáždit vodík z protoplanetárního disku, ale neutekl, aby se stal horkým Jupiterem," řekl Benneke. "Je to zajímavý režim."
Možná se stalo, že to bylo stále narůstající záležitost z disku, ale hvězda rostla rychleji a disk se rozptýlil. Tím se zabránilo tomu, aby se GJ 3470 b zvětšoval a stal se spíš plynovými obry v naší Sluneční soustavě s těžšími prvky v jejich atmosféře.
Prozatím tu stojí naše chápání této zajímavé, podivné exoplanety. Ale jakmile bude James Webb Space Telescope (JWST) v provozu, řekne nám to více.
JWST je výkonný kosmický dalekohled, který dokáže vidět do infračerveného záření s bezprecedentní citlivostí. Bude schopen prozkoumat atmosféru GJ 3470 ba dalších exoplanet a odhalit věci, které dosud nebyly vidět. Zejména bude pozorovat na vlnových délkách, které způsobí, že nejasné mlhy budou téměř průhledné.
Naše chápání všech exoplanet, nejen tohoto, poroste skokem a mezemi.
Zdroje:
- Tisková zpráva: Atmosféra středně velké planety odhalená Hubbleem, Spitzerem
- Wikipedia: Gliese 3470 b
- Kosmický dalekohled Spitzer
