Atmosfera odległej planety

To najdokładniejsze obserwacje pozasłonecznej planety – ekscytuje się Bruce Macintosh z Lawrence Livermore National Laboratory. – Udało nam się przyjrzeć jej bezpośrednio i rzeczywiście ją zbadać.

Macintosh należy do zespołu dr Quinn Konopacky z Uniwersytetu Toronto, która przeprowadziła szczegółowe analizy odległego globu. HR 8799c znajduje się w układzie planetarnym podobnym do naszego. Sam glob jest ogromny – to gazowy olbrzym, od czterech do siedmiu razy większy od naszego Jowisza. Dzięki wyjątkowemu zbiegowi okoliczności naukowcom udało się bezpośrednio podejrzeć jego atmosferę. W tym samym miejscu, bliżej gwiazdy centralnej, mogą się jednak znajdować skaliste planety podobne do Ziemi – uważa dr Konopacky.

Lepszy niż Hubble

Układ HR 8799 jest wyjątkowy: w odróżnieniu od większości planet słonecznych, te globy wykryto dzięki bezpośrednim obserwacjom. Zwykle astronomowie posługują się innymi metodami stwierdzania obecności odległych planet krążących wokół gwiazdy. Na przykład jej światło okresowo przygasa (gdy przechodzi przed nią maleńka planeta) lub daje się zaobserwować drżenie gwiazdy poddawanej siłom grawitacji obiegającego ją globu.

Tym razem było jednak inaczej. Astronomowie z zespołu dr Konopacky porównują to do obserwacji robaczka świętojańskiego latającego tuż obok włączonego reflektora. Dzięki 10-metrowemu teleskopowi Keck II na Hawajach udało się jednak te maleńkie punkty światła dostrzec z Ziemi. Specjalny system optyczny sprawia, że teleskop ten ma rozdzielczość przewyższającą słynny kosmiczny teleskop Hubble'a. Urządzenia korygują m.in. wpływ zakłóceń wprowadzanych przez ziemską atmosferę.

– Mieliśmy możliwość obserwować tę planetę z niezwykłą dokładnością dzięki instrumentom zainstalowanym w teleskopie Keck II, zaawansowanym technikom przetwarzania danych, także samej naturze tego systemu planetarnego – tłumaczy dr Quinn Konopacky.

Rezultaty badań jej zespołu publikuje dzisiejsze wydanie magazynu „Science".

Astronomowie pierwszy raz zaobserwowali układ HR 8799 i – kolejno – jego planety w latach 2008–2010. Dotąd doliczyli się czterech globów. Wszystkie są ogromne, znacznie większe niż giganty w Układzie Słonecznym. Poruszają się po odległych od gwiazdy orbitach. Na przykład HR8799 c krąży ok. 40 razy dalej od swojej gwiazdy niż Ziemia od Słońca.

– Te rezultaty wskazują, że HR 8799 jest podobny do powiększonego Układu Słonecznego – tłumaczy dr Konopacky. – A zatem oprócz gazowych olbrzymów mogą się tam znajdować również planety podobne do Ziemi.

– Możemy bezpośrednio obserwować planety w tym układzie, ponieważ wszystkie są duże, młode i stosunkowo odległe od centralnej gwiazdy – tłumaczy Christian Marois, jeden ze współautorów odkrycia.

Astronomom udało się jednak coś więcej – dzięki bezpośrednim obserwacjom ustalili skład atmosfery planety – i to mimo dzielącej nas odległości. Umożliwił to spektrograf OSIRIS pozwalający rejestrować charakterystyczne dla poszczególnych cząsteczek chemicznych zmiany światła odbijanego przez planetę. Okazało się, że HR 8799c ma gęstą atmosferę, na którą składa się przede wszystkim tlenek węgla i para wodna.

Powstały z pyłu

Co to oznacza? Dla astrofizyków ta wiedza wystarczy, aby zrekonstruować proces formowania się planety. Początkowo centralną gwiazdę otaczał dysk pyłu i gazu. Stopniowo gaz się ochładzał, zamieniając w lód, tracąc cząsteczki tlenu. Pod działaniem grawitacji drobiny pyłu i lodu zbijały się w grudy, który stworzyły planetarne jądro. Później formujące się planety ściągały gaz i wykształcały własną atmosferę – przekonują badacze. Ich zdaniem stąd bierze się proporcja węgla do tlenu.