Výzkumníci získali díky teleskopu Jamese Webba zatím nejsilnější důkaz o existenci atmosféry u planety mimo Sluneční soustavu. Pozorování ultrahorké superzemě TOI-561 b naznačuje, že je tato exoplaneta obklopena hustým závojem plynů, které se vznáší nad globálním oceánem magmatu. Výsledky by mohly pomoci vysvětlit nezvykle nízkou hustotu planety a zpochybnit převládající názor, že mají planety, které obíhají tak blízko svých hvězd nejsou schopny udržet si atmosféru.
S průměrem jen 1,4× větším než má Země a dobou oběhu kratší než 11 hodin, se TOI-561 b řadí mezi ultrakrátkoperiodické exoplanety. Ačkoliv její mateřská hvězda je jen o trochu menší a chladnější než Slunce, TOI-561 b se kolem ní pohybuje tak blízko (méně než čtvrtinu vzdálenosti Merkuru od Slunce), že zde musí docházet k vázané rotaci. Teploty na trvale denní straně pak dalece přesahují teploty tání typických hornin. „Co tuto planetu skutečně odlišuje od ostatních, je její nezvykle nízká hustota,“ říká Johanna Teske, vědecká pracovnice v Carnegie Science Earth and Planets Laboratory a hlavní autorka článku, který vyšel v časopise The Astrophysical Journal Letters. „Není to žádný obří oblak, ale je méně hustý, než by se dalo očekávat, kdyby měl složení podobné Zemi.“
Zdroj: https://assets.science.nasa.gov/
Jedno z možných vysvětlení nízké hustoty, které tým zvažoval, bylo zaměřeno na to, že planeta může mít relativně malé železné jádro a plášť z hornin, které nejsou tak husté jako ty pozemské. Teske poznamenává, že by to dávalo smysl: „TOI-561 b se mezi planetami s extrémně krátkou oběžnou dobou vyznačuje tím, že obíhá kolem velmi staré hvězdy (dvakrát starší než Slunce) s nízkým obsahem železa v oblasti Mléčné dráhy známé jako hustý disk. Musela vzniknout ve zcela odlišném chemickém prostředí než planety v naší Sluneční soustavě.“ Chemické složení exoplanety by mohlo být typické pro planety, které vznikly v době, kdy byl vesmír relativně mladý.
Ovšem exotické složení nedokáže vysvětlit vše. Tým také zvažoval, že by TOI-561 b mohla být odklopena hustou atmosférou, která ji dělá vizuálně větší, než ve skutečnosti je. Ačkoli se předpokládá, že malé planety, které strávily miliardy let vystavené žhavému hvězdnému záření, nemají atmosféru, některé z nich vykazují známky toho, že nejsou jen holou skálou nebo lávou. K ověření hypotézy, že TOI-561 b má atmosféru, se tým rozhodl použít přístroj NIRSpec na teleskopu Jamese Webba, který měl změřit teplotu planety na denní straně podle zářivosti v blízké infračervené oblasti spektra. Technika, která zahrnuje měření poklesu jasnosti systému hvězdy s planetou, když se planeta pohybuje za hvězdou, je podobný té, která byla použita při pátrání po atmosférách v systému TRAPPIST-1 a u dalších kamenných světů.
Pokud je TOI-561 b jen holý kamenný povrch bez atmosféry, která by přenášela teplo na noční stranu, měly by teploty na denní straně dosahovat k 2 700 °C. Ovšem pozorování přístrojem NIRSpec ukázala, že teplota na denní straně dosahuje teploty „pouze“ 1 800 °C. To je pořád hodně, ale je to výrazně chladnější, než se čekalo. Pro vysvětlení těchto výsledků tým zvažoval několik různých scénářů. Magmatický oceán by mohl při své cirkulaci přenášet teplo, ovšem bez atmosféry by noční strana byla pravděpodobně tvořena pevnou skálou, což by limitovalo tok lávy z denní strany. Tenká vrstva vypařených hornin nad hladinou magmatického oceánu je také možná, ale sama o sobě by měla mnohem menší ochlazovací efekt, než jaký byl pozorován.
Zdroj: https://assets.science.nasa.gov/
„Potřebujeme opravdu hustou a na těkavé látky bohatou atmosféru, abychom vysvětlili všechna tato pozorování,“ říká Anjali Piette, spoluautorka studie z University of Birmingham ve Spojeném království a dodává: „Silný vítr může denní stranu ochlazovat přenosem tepla nad noční stranu. Plyny jako je vodní pára, by pohltily část vlnových délek blízkého infračerveného záření vyzařovaného z povrchu, než se dostanou skrz atmosféru. Planeta by pak vypadala chladnější, protože teleskop detekoval méně záření. Je také možné, že jsou na planetě jasná oblaka z křemičitanů, které ochlazují atmosféru tím, že odrážejí svit hvězdy.“
Ačkoli pozorování Webbovým teleskopem poskytují přesvědčivé důkazy o existenci takové atmosféry, zůstává otázka: „Jak je možné, že malá planeta vystavená tak intenzivnímu záření dokáže udržet jakoukoli atmosféru, natož pak tak rozsáhlou?“ Některé plyny jistě unikají do okolního prostoru, ale možná ne tak rychle, jak by se dalo očekávat. „Domníváme se, že je tam rovnováha mezi magmatickým oceánem a atmosférou. Zatímco z planety unikají plyny, které obohacují atmosféru, magmatický oceán je zase vtahuje zpět do nitra,“ vysvětluje spoluautor studie, Tim Lichtenberg z univerzity v nizozemském Groningenu a dodává: „Tato planeta musí být mnohem, opravdu mnohem bohatší na těkavé látky než Země, abychom vysvětlili tato pozorování. jeto taková mokrá lávová koule.“
Jedná se o první výsledky z programu General Observers Program 3860 Webbova teleskopu, v jehož rámci byl tento systém nepřetržitě pozorován po dobu více než 37 hodin, během nichž TOI-561 b obletěla svou hvězdu téměř čtyřikrát. Tým v současné době analyzuje celý soubor dat, aby zmapoval teplotu po celém obvodu planety a upřesnil složení atmosféry. „Opravdu zajímavé je, že tento nový soubor dat vyvolává ještě více otázek, než na kolik jich dává odpověď,“ uzavřela Teske.
Přeloženo z:
https://science.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://assets.science.nasa.gov/…/STScI-01KC4MQAWRDJGA1YGP0ABFGSKC.tif/jcr:content/renditions/Full%20Res%20(Display).jpg
https://assets.science.nasa.gov/…/STScI-01KC4ME817YFSC42RQA90SP2TF.tif/jcr:content/renditions/Full%20Res%20(Display).jpg
https://assets.science.nasa.gov/…/STScI-01K6JTBV7SJ3JN2KBWF5WADM1H.tif/jcr:content/renditions/Full%20Res%20(Display).jpg
.jpg){kind=link}
.jpg){kind=link}
.jpg){kind=link}