Astronomové zkoušejí atmosféru mini-Neptunu

Umělcova představa mini-Neptunova exoplaneta GJ 3470 b, která přechází nebo přechází před červenou hvězdou trpaslíka. V nové studii astronomové použili tranzity a zatmění exoplanety, aby získali spektroskopická data o atmosféře exoplanety. Obrázek přes NASA / ESA / D. PLAYER / UdeMNouvelles.

Planety mezi Zemí a Neptunem v naší sluneční soustavě neexistují, ale zdá se, že jinde jsou běžné. Jsou křížem mezi skalními pozemskými planetami naší sluneční soustavy a jejími obry. Astronomové jsou nyní poprvé schopni analyzovat atmosféru jednoho z těchto „středních“ vzdálených světů, které jsou známé jako třída, jako mini-Neptunes.

Zjištěné názory byly oznámeny 2. července 2019 prostřednictvím Hubblesite a zveřejněny v časopise Nature Astronomy 1. července 2019.

Planeta je Gliese 3470 b, mini-Neptun obíhající kolem červené trpasličí hvězdy. Váží vypočítanou hmotnost 12, 6 Země, což je mnohem hmotnější než Země, ale méně hmotné než Neptun v naší sluneční soustavě (17 hmot Země). Pokud by byl Gliese 3470 b umístěn do naší sluneční soustavy, z hlediska velikosti by se pěkně hodil mezi Zemi a Neptun. Předpokládá se, že planeta má velké skalní jádro pohřbené pod hlubokou drcnou atmosférou vodíku a helia.

Umělcova ilustrace atmosféry a interiéru GJ 3470 b (nahoře) a také toho, jak mohl systém vypadat, když kolem hvězdy (dole) stále existoval disk s kruhovými úlomky. Obrázek přes NASA / ESA / L. Hustak (STScI) / Hubblesite.

Díky kosmickým dalekohledům Hubble a Spitzer NASA dokázali vědci studovat atmosféru Gliese 3470 b, poprvé, když se to stalo pro planetu tohoto typu. Podle Bj rn Benneke z University of Montreal v Kanadě:

Toto je velký objev z pohledu formace planety. Planeta obíhá velmi blízko hvězdy a je mnohem méně hmotná než Jupiter - 318krát větší než hmotnost Země - ale dokázala utvářet prapůvodní atmosféru vodíku / helia, která je do značné míry „neznečištěna“ těžšími prvky. Ve sluneční soustavě nic takového nemáme, a to je důvod, proč je to pozoruhodné.

Vědci byli schopni analyzovat složení atmosféry měřením absorpce hvězdného světla, když planeta prošla před hvězdou a pak prošla za hvězdou. Když se planeta pohybuje před hvězdou, jedná se o tranzit, jako když vidíme, že vnitřní planety našeho Slunce, Merkur nebo Venuše, procházejí Sluncem, jak je vidět ze Země. Když se pohne, je to zatmění. Tito astronomové pozorovali celkem 12 tranzitů a 20 zatmění, což jim poskytlo dostatek údajů pro analýzu atmosféry pomocí spektroskopie (pomocí světla k určení chemických otisků prstů plynů v atmosféře). Jak řekl Benneke:

Poprvé máme spektroskopický podpis takového světa.

Astronom Bjorn Benneke, přes UdeMNouvelles.

Ukázalo se také, že atmosféra byla většinou čistá, jen s několika záblesky, a studium této skladby bylo mnohem snazší. Podle Bennekeho to bylo trochu překvapivé:

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. Místo toho jsme našli atmosféru, která je tak těžká u těžkých prvků, že její složení se podobá složení slunce bohatého na vodík / helium. Pokud by se planeta vytvořila dále od hvězdy, kde by mohla kondenzovat voda a jiné astronomické námrazy, očekávali bychom, že v atmosféře uvidíme více vody a metanu.

Umělcova koncepce ukazující srovnání velikosti GJ 3470 ba Země. Obrázek přes Radialvelocity / Wikipedia / CC BY-SA 4.0.

Přestože je nyní o planetě více údajů, stále existuje otázka, jak by měla být klasifikována, podle Bennka. Mělo by se to nazývat mini-Neptun, jak je uvedeno dnes, nebo spíše super-Země (větší než Země, ale menší než typický mini-Neptun)?

Nebo by mohla být tato planeta podobná horkým Jupiterům, obřím planetám podobným Jupiteru, ale obíhajících blízko jejich hvězd? Na rozdíl od typických horkých Jupiterů, o nichž se předpokládá, že se formují daleko od jejich hvězd a poté se stěhují dovnitř, si Bennett myslí, že Gliese 3470 b se vytvořil právě tam, kde dnes obíhá. Teorizuje, že se nejprve vytvořil jako suchá skalní planeta, která poté rychle nahromadila vodík z oběžného disku plynu a prachu kolem hvězdy a že disk se rozptýlil dříve, než se planeta mohla zvětšit:

Vidíme objekt, který byl schopen nashromáždit vodík z protoplanetárního disku, ale neutekl, aby se stal horkým Jupiterem. To je zajímavý režim. Planeta uvízla v tom, že je pod Neptunem.

Gliese 3470 b je samozřejmě jen jedním příkladem planety střední velikosti, ale znalost složení její atmosféry pomáhá astronomům pochopit, jak se tyto jedinečné světy formovaly a vyvíjely, alespoň v obecném smyslu. To je důležité, protože se zdají být jednou z nejběžnějších druhů planet.

Artistův koncept nadcházejícího vesmírného dalekohledu James Webb. Bude moci studovat atmosféru Gliese 3470 ba dalších exoplanet podrobněji než kdykoli předtím. Obrázek přes Northrop Grumman / Gizmodo.

Bude také zajímavé sledovat, jak se mini-Neptunes liší od super-Země, které jsou také větší než planety velikosti Země (0, 8 až 1, 25 poloměrů Země), ale o něco menší než mini-Neptuny (2 až 4 poloměry Země) ). Podle nedávného výzkumu je většina super-Země považována za skalní a některé z nich mohou mít na svých povrchech globální oceány. Spolu se superhvězdami jsou mini-Neptunes nyní považovány za nejčastější typ planet v naší galaxii.

V relativně blízké budoucnosti se nadcházející vesmírný dalekohled James Webb také podívá na Gliese 3470 ba studuje jeho atmosféru ještě podrobněji tím, že ji uvidí na infračervené vlnové délce. Astronomové budou pozorovat přechody a zatmění GJ 3470 b na světelných vlnových délkách, kde se atmosférické záře stávají stále více průhlednými.

Sečteno a podtrženo: Poprvé astronomové analyzovali atmosféru exoplanetu střední velikosti, která je podstatně větší než Země, ale menší než Neptun.

Zdroj: Subpeptunový exoplanet s nízkometalickou atmosférou ochuzenou o metan a Mie rozptylující mraky

Přes Hubblesite

Přes UdeMNouvelles