V posledních letech explodovaly objevy extra solární planety. Ve skutečnosti k 1. srpnu 2017 astronomové identifikovali 3 639 exoplanet ve 2 729 planetárních systémech a 612 více planetárních systémech. A zatímco většinu z nich objevil Kepler, který od roku 2009 zjistil celkem 5 017 kandidátů a potvrdil existenci 2 494 exoplanet, v těchto objevech hrály důležitou roli i další nástroje.
Patří sem Hubbleův kosmický dalekohled, který se v posledních letech věnuje detekci atmosféry kolem vzdálených planet. Naposledy byl použit v průzkumu, který dosud poskytoval nejsilnější důkazy o existenci stratosféry - vrstvy atmosféry, ve které se teplota zvyšuje s nadmořskou výškou - kolem plynového gigantu vzdáleného asi 900 světelných let od naší sluneční soustavy.
V časopise se objevila studie nazvaná „Ultrahotový plynový obří exoplanet se stratosférou“ Příroda. Tým vedený Thomasem Evansem, výzkumným pracovníkem skupiny Astrophysics Group na University of Exeter, se spoléhal na údaje poskytnuté Hubbleovým kosmickým dalekohledem NASA, aby studoval planetu známou jako WASP-121b, plynový gigant, který obíhá žluto-bílou hvězdu, která je o něco větší než náš.
Samotná planeta má zhruba 1,2násobek hmotnosti Jupiteru, má poloměr přibližně 1,9krát větší než Jupiter a má orbitální období jen 1,3 dne. Je to kvůli jeho těsné blízkosti jeho slunce, což z něj dělá obzvláště „Hot Jupiter“. Ve skutečnosti, pokud by byl tento exoplanet blíže ke své hvězdě, odhaduje se, že gravitace WASP-121 by ji začala roztrhat.
Je to také tato těsná blízkost, která ohřívá atmosféru planety a řídí teploty až 2 500 ° C (4 600 ° F). Jako Mark Marley, výzkumný pracovník ve výzkumném středisku NASA Ames Research Center a spoluautor studie, v tiskovém prohlášení NASA uvedl:
„Tento výsledek je vzrušující, protože ukazuje, že společná vlastnost většiny atmosfér v naší sluneční soustavě - teplá stratosféra - také existuje v exoplanetových atmosférách. Nyní můžeme porovnat procesy v atmosféře exoplanet se stejnými procesy, které se dějí za různých podmínek v naší vlastní sluneční soustavě. “
Zatímco Hubble v minulosti našel možné známky stratosfér kolem WASP-33b a dalších horkých Jupiterů, tato nová studie představuje dosud nejsilnější důkaz o existenci exoplanetové stratosféry. Důvod je spojen se spektrografickými údaji získanými Hubbleem z atmosféry WASP-121b, která naznačovala přítomnost vodní páry - což je první, pokud jde o horké Jupiterovy.
Jak vysvětlil Tom Evans - také vědecký pracovník na univerzitě v Exeteru a hlavní autor článku - tato zjištění potvrdila něco, co astronomové po nějakou dobu podezírali. "Teoretické modely navrhly, že stratosféry mohou definovat odlišnou třídu velmi horkých planet, což má důležité důsledky pro jejich atmosférickou fyziku a chemii," řekl. "Naše pozorování tento obrázek podporují."
Při studiu stratosféry WASP-121b se tým spoléhal na spektroskopická data shromážděná Hubbleovou kamerou Wide Field Camera 3. Po analýze různých vlnových délek, které byly součástí světelné léčby WASP-121b, poznamenali, že určité vlnové délky v infračerveném pásmu zářily docela jasně. Došli k závěru, že to bylo způsobeno přítomností vodní páry v atmosféře planety.
"Vyzařování světla z vody znamená, že se teplota zvyšuje s výškou," uvedla Tiffany Kataria, jedna ze spoluautorů studie z Laboratoře propulze NASA. "Jsme nadšeni, že můžeme prozkoumat, v jakých délkách toto chování přetrvává, a to pomocí nadcházejících Hubbleových pozorování."
Kromě toho, že dosud nejpřesvědčivějším případem exoplanety je stratosféra, je WASP-121b také zajímavá kvůli tomu, jak horký je tento horký Jupiter. Na základě jejich údajů tým dospěl k závěru, že teploty v atmosféře se zvyšovaly s nadmořskou výškou - což je charakteristická charakteristika stratosféry. V stratosféře Země je tento proces poháněn ozonem, který zachycuje ultrafialové světlo Slunce a zvyšuje teplotu okolních molekul.
Teplota stratosféry Země však nepřesahuje 270 K (-3 ° C; 26,6 ° F). Když vezmeme v úvahu další sluneční planety, které mají také stratosféru - jako je Saturnův měsíc Titan, který zažívá zahřívání v důsledku interakce slunečního záření, energetických částic a metanu - teploty se nemění o více než 56 ° C (100 ° F). Ale v případě WASP-121b se teploty ve stratosféře zvyšují asi o 560 ° C (1 000 ° F).
S tím nemůže konkurovat ani Venuše, nejžhavější planeta Sluneční soustavy! Na „Sesterské planetě“ Země zůstávají teploty stabilní okolo 735 K (462 ° C; 863 ° F), což je dost horké, aby se roztavil olovo. Ale na WASP-121b dosahují teploty až čtyřikrát vyšších teplot! To znamená, že atmosféra planety je dostatečně horká na to, aby roztavila nerezovou ocel a další kovy - jako je berylium, platina a zirkonium.
V současné době vědci dosud neví, jaké chemikálie řídí toto zvýšení teploty. Byly však navrženy některé možnosti, například oxid vanadu a oxid titanu. Nejenže jsou tyto sloučeniny považovány za společné hnědým trpaslíkům (také známým jako „selhávající hvězdy“, které mají mnoho společného s plynovými obry), ale také vyžadují nejžhavější možné teploty, aby je udržely v plynném stavu.
V každém případě se tento vzdálený plynový gigant ukázal jako zajímavá případová studie. V budoucnu je pravděpodobné, že výzkum tohoto a dalších „super-horkých Jupiterů“ bude výzvou a rozšíří naše současné chápání toho, jak se atmosférické formy a chování v průběhu času chovají.
