Dodano: 29 styczeń 2024r.

Teleskop Hubble'a zaobserwował parę wodną w atmosferze egzoplanety

Astronomowie korzystając z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a dostrzegli parę wodną w atmosferze egzoplanety, którą odkryto kilka lat temu. Planeta GJ 9827d to świat o średnicy około dwukrotnie większej od Ziemi i znajduje się około 97 lat świetlnych od nas.

Teleskop Hubble'a zaobserwował parę wodną w atmosferze egzoplanety

 

Wokół gwiazdy GJ 9827 krążą co najmniej trzy planety. Zostały dostrzeżone przez Kosmiczny Teleskop Keplera, który zakończył swoją misję w 2018 roku. Badania sprzed kilku lat wykazały, że wszystkie trzy planety mają mniejszą gęstość niż Ziemia i zawierają pewną ilość substancji lotnych w swoim składzie.

Największą z nich i zarazem najbardziej oddaloną od swojej gwiazdy jest GJ 9827d. Naukowcy ustalili, że temperatura na tym świecie osiąga ponad 420 stopni Celsjusza, a sama planeta okrąża swoją gwiazdę co 6,2 dnia. W niedawnych badaniach z wykorzystaniem Kosmicznego Teleskopu Hubble'a odkryto w jej atmosferze parę wodną. Planeta GJ 9827d może być przykładem potencjalnych planet z atmosferami bogatymi w wodę w innych częściach naszej galaktyki.

Rezultaty oraz opis obserwacji ukazał się na łamach pisma „The Astrophysical Journal Letters” (DOI: 10.3847/2041-8213/acebf0).

Para wodna w atmosferze GJ 9827d

- To pierwszy raz, kiedy możemy bezpośrednio wykazać poprzez detekcję, że planety z atmosferami bogatymi w wodę mogą istnieć wokół innych gwiazd – powiedział Björn Benneke z Université de Montréal, gdzie zajmuje się badaniami egzoplanet. - To ważny krok w kierunku określenia rozpowszechnienia i różnorodności atmosfer na planetach skalistych – dodał.

Na obecnym etapie badań naukowcy nie są jeszcze pewni, czy teleskop Hubble'a pozwolił im na dostrzeżenie niewielkiej ilości pary wodnej w atmosferze bogatej w wodór, czy też atmosfera planety składa się głównie z wody pozostałej po pierwotnej atmosferze wodorowo-helowej, którą wymiotło promieniowanie gwiazdy macierzystej.

- Każdy wynik byłby ekscytujący, niezależnie od tego, czy dominuje tam para wodna, czy wykryliśmy tylko jej maleńką ilość w atmosferze zdominowanej przez wodór – powiedział Pierre-Alexis Roy z Université de Montréal, główny autor publikacji. Naukowcy podkreślili, że do niedawna nie było w ogóle możliwości bezpośredniego badania atmosfer tak małych światów.

Mini-neptun lub cieplejsza Europa

Naukowcy rozpatrują dwa scenariusze. Pierwszy zakłada, że świat ten jest mini-neptunem z atmosferą bogatą w wodę i wodór. Drugi sugeruje, że jest to cieplejszą wersją jednego z księżyców Jowisza - Europy, która, jak wskazują szacunki, zawiera pod swoją lodową skorupą dwukrotnie więcej wody niż jest na Ziemi.

Jeśli planeta posiada resztkową atmosferę bogatą w wodę, to musiała uformować się dalej od swojej gwiazdy macierzystej, gdzie temperatura jest niska, a woda jest dostępna w postaci lodu. W tym scenariuszu planeta musiałaby migrować z zewnętrznych części swojego układu na orbitę bliżej gwiazdy. Gdy już się tam znalazła, promieniowanie GJ 9827 najpierw ogrzało, a następnie wymiotło wodór z atmosfery. Druga koncepcja mówi, że planeta powstała blisko gwiazdy, a Hubble w jej atmosferze dostrzegł jedynie śladowe ilości wody.

W ciągu ostatnich trzech lat astronomowie obserwowali 11 tranzytów planety GJ 9827d. To sytuacja, gdy planeta przechodzi na tle tarczy swojej gwiazdy, patrząc z perspektywy widza na Ziemi, co powoduje regularne spadki jej jasności. Stopień pociemnienia oraz niemal niezauważalne ruchy gwiazdy wywołane przyciąganiem grawitacyjnym planety pozwalają badaczom określić jej rozmiar i masę. Planeta z atmosferą przechodząca na tle swojej gwiazdy nie tylko przyciemnia światło, ale także je zmienia, w zależności od składu chemicznego atmosfery. Dzięki temu naukowcy potrafią określić jej skład. Można powiedzieć, że światło gwiazdy jest filtrowane przez atmosferę planety i niesie ze sobą widmowy ślad cząsteczek się w niej znajdujących, w tym przypadku wody.

Odkrycie Hubble'a otwiera drzwi do bardziej szczegółowych badań planety, która teraz stała się intrygującym celem dla Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Uczeni zamierzają wykorzystać najnowsze obserwatorium do wykonania spektroskopii w podczerwieni w celu poszukiwania innych cząsteczek w atmosferze GJ 9827d.

- Woda na tak małej planecie to przełomowe odkrycie. Zbliża nas do scharakteryzowania światów prawdziwie ziemskich - oceniła Laura Kreidberg z Max Planck Institute for Astronomy w Niemczech.

 

Źródło: ESA, Space Teleskope Science Institute, fot. NASA, ESA, Leah Hustak and Ralf Crawford (STScI)