Atmosféra těžkých kovů

Vědci našli silný důkaz oxidu titaničitého v atmosféře horké obří planety a přidali nové poznatky ke složitým pohybům extrémních atmosfér těchto planet.

Umělecký dojem z exoplanety WASP-19b, kde astronomové našli oxid titaničitý.
ESO / M. Kornmessere

Astronomové mohli pozorovat jednu z molekul, které řídí atmosférickou strukturu horkého Jupiteru.

Mezinárodní tým vědců použil velmi velký dalekohled Evropské jižní observatoře k detekci oxidu titaničitého v atmosféře WASP-19b, planety hmoty Jupiter, která obíhá kolem své hostitelské hvězdy za pouhých 19 hodin a má povrchovou teplotu 2000 C.

WASP-19b patří do třídy exoplanet známých jako horké Jupitery, obří koule doutnajícího plynu těsně kroužící kolem jejich hostitelských hvězd. Na takových planetách si astronomové myslí, že oxid titaničitý by mohl hrát podobnou roli jako ozon v zemské atmosféře, absorbovat záření přicházejícího hvězdného světla a přerozdělovat ho v atmosféře.

Pozorování planety jako WASP-19b je však náročné kvůli její vzdálenosti a slabé záři vzhledem ke světlu její hvězdy.

V tomto případě Elyar Sedaghati (Evropská jižní observatoř a technická univerzita v Berlíně) a jeho kolegové zachytili hvězdné světlo, když prošlo skrz pramen atmosféry WASP-19b během několika planet. tranzituje, když planeta prochází před hvězdou z našeho pohledu.

Atmosféra planety může při průchodu absorbovat určité vlnové délky světla, což přináší jemné změny, které mohou teleskopy jako velmi velký dalekohled v Chile zachytit. Tato technika se nazývá transmisní spektroskopie . Při analýze těchto změn vědci rekonstruují chemické složení atmosféry.

V atmosféře WASP-19b našel Sedaghatin tým oxid titaničitý, vodu a hustý zákal rozptylující světlo. Zjistili také přítomnost sodíku.

Je však třeba poznamenat, že se nejedná o přímé pozorování spektrální linie každé látky jsou jaksi smíchány v transmisním spektru, které získaly ze hvězdného světla. Aby bylo možné oddělit různé chemické druhy, musel tým Sedaghati přizpůsobit svá pozorování existujícím atmosférickým modelům. K tomu použili počítačový algoritmus, který zamíchá několik parametrů, například teplotu planety - a také možné scénáře prostředí, jako je přítomnost nebo nepřítomnost mraků nebo zákalů - aby přišli s chemickou směsí, která by s největší pravděpodobností produkovala pozorované efekty.

Předchozí výzkum použil podobné metody k fretování lehčích prvků, jako je vodík, uhlík, sodík a draslík v horkých obřích atmosférách.

Objev oxidu titaničitého, pokud ho drží, je důležitý, protože má vliv na atmosféru exoplanet. Předpokládá se, že funguje jako absorbér tepla: tam, kde existuje, zachycuje teplo světla hostitelské hvězdy a vytváří vrstvu atmosféry, kde se teplota zvyšuje místo snižování s nadmořskou výškou. Země má podobnou inverzní vrstvu díky ozonu v nižší stratosféře.

Astronomové již zachytili náznaky takové inverze v jiných horkých Jupiterech, jako je WASP-33b a WASP-121b, ale tato studie představuje první solidní důkaz molekuly, která by mohla být vinníkem takových inverzí v těchto neuvěřitelně horkých atmosférách.

Odkazy: Sedaghati et al. "Detekce oxidu titaničitého v atmosféře horkého Jupiteru." Příroda, září 2017.

Heng. „Astronomie: Ozonová vrstva v exoplanetové atmosféře.“ Příroda, 3. srpna 2017

Haynes a kol. „Spektroskopický důkaz pro teplotní inverzi v denní atmosféře horkého Jupiteru WASP-33b.“ Astrofyzikální deník, 6. května 2015.