Exopláneta s titánovým nebom

Astronómom využívajúcim ďalekohľad VLT (Very Large Telescope) na Cerro paranal v Čile sa po prvý raz podarilo objaviť molekuly oxidu titánatého v atmosfére extrasolárnej planéty.

Pomocou zariadenia FORS2, čo je vlastne reduktor ohniska a nízkodisperzný spektrograf s kamerou pre viditeľnú oblasť spektra na teleskope VLT, vedci objavili oxid titánatý na exoplanéte WASP-19b. Táto planéta je typu horúci Jupiter a astronómom prináša unikátne informácie o chemickom zložení, teplote a tlaku v atmosfére tohto neobvyklého a veľmi horúceho sveta.

Svetlo v horúcej atmosfére

Exoplanéta s titánom v atmosfére, zdroj http://www.eso.org

Astronóm Elyar Sedaghati (vedecký pracovník ESO) a tím jeho spolupracovníkov skúmali atmosféru extrasolárnej planéty WASP-19b v doposiaľ nevídaných detailoch a svoje výsledky publikovali v prestížnom časopise Nature. Táto podivuhodná planéta sa veľkosťou podobá Jupiteru. Pohybuje sa však tak blízko svojej materskej hviezdy, že jeden obeh jej trvá len 19 hodín a odhadovaná teplota atmosféry planéty dosahuje až 2 000 °C. WASP-19b pri pohľade zo Zeme prechádza popred disk svojej materskej hviezdy a pritom časť žiarenia hviezdy prechádza jej atmosférou. Atmosféra planéty zanechá vo svetle hviezdy stopy vypovedajúce o jej zložení. Vďaka použitiu prístroja FORS2 a ďalekohľadu VLT sa tímu po podrobnej analýze svetla prichádzajúceho od hviezdy podarilo zistiť, že atmosféra exoplanéty okrem všadeprítomného zákalu rozptyľujúceho prechádzajúce žiarenie obsahuje
malé množstvo oxidu titánatého (TiO), vody a stopy sodíka.

Náročná analýza, prekvapujúce závery

Detekcia týchto molekúl nie je vôbec jednoduchá úloha, vysvetľuje Elyar Sedaghati, ktorý ako študent ESO pracoval na tomto projekte dva roky.Potrebujeme nielen údaje s mimoriadnou kvalitou, ale musíme vykonávať aj ich veľmi náročnú analýzu. Použili sme algoritmus, ktorý je schopný porovnať mnoho miliónov spektier pre široký rozsah možných chemických zložení, teplôt a rôznych vlastností oblačných vrstiev aj zákalu v atmosfére.

V atmosférach horúcich extrasolárnych planét, ako je WASP-19b, môže oxid titánatý plniť úlohu zložky absorbujúcej teplo.

Umožnil nám tak urobiť prekvapujúce závery. Oxid titánatý na Zemi nájdeme len zriedka, je však známe, že sa vyskytuje v atmosférach chladných hviezd. V atmosférach horúcich extrasolárnych planét, ako je WASP-19b, môže plniť úlohu zložky absorbujúcej teplo. Pokiaľ sa molekuly vyskytujú v dostatočne vysokej koncentrácii, zabraňujú šíreniu tepla atmosférou a vytvárajú podmienky na vznik teplotnej inverzie – teplota je vyššia v horných vrstvách atmosféry a klesá smerom do jej hĺbky. Podobnú úlohu v zemskej atmosfére plní ozón – vďaka jeho pôsobeniu vzniká teplotná inverzia v stratosfére.

Vylepšené modely planetárnych atmosfér

Prítomnosť oxidu titánatého v atmosfére planéty WASP-19b môže mať významný vplyv na teplotný profil atmosféry a jej cirkuláciu, vysvetľuje ďalší člen tímu Ryan MacDonald (Cambridgeská univerzita, Veľká Británia). Astronómovia zhromažďovali pozorovania planéty WASP-19b viac než rok. Merania relatívnych zmien priemeru planéty na rôznych vlnových dĺžkach a ich porovnanie s modelmi vedcom umožnilo extrapolovať rôzne vlastnosti, ako je napríklad hrubé chemické zloženie atmosféry planéty. Nová informácia o prítomnosti oxidov kovov ako titán a ďalších zložiek umožní oveľa detailnejšie modelovanie planetárnych atmosfér. Keď budú v budúcnosti astronómovia opäť pozorovať atmosféry potenciálne obývateľných extrasolárnych planét, nové vylepšené modely im poskytnú omnoho lepšiu predstavu, ako tieto pozorovania interpretovať. Toto veľmi dôležité pozorovanie je výsledkom práce rekonštruovaného prístroja FORS2, ktorý je teraz upravený práve za týmto účelom,dodáva člen vedeckého tímu Henri Boffin (ESO), ktorý viedol aj projekt prestavby prístroja. FORS2 sa týmto vylepšením stal najlepším prístrojom pre tento typ výskumu z povrchu Zeme,doplnil Boffin.

RNDr. Zdeněk Komárek

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 11/2017.

Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.

Komentáre