Atmosféra, s ktorou väčšina planét začína, často nekončí tak, ako sa končí. Väčšina plynu prítomného v konštrukcii slnečnej sústavy bude vodík a hélium. Ale pohľad na kamenné planéty našej slnečnej sústavy odhalí tri veľmi odlišné atmosféry (a veľmi ťažké), pričom vodík a hélium sú relatívne malé zložky. A keď získame schopnosť vidieť atmosféru exoplanéty, mali by sme získať väčšiu perspektívu všetkých spôsobov, ktoré môže atmosféra meniť, keď starnú jej planéty.
Tento týždeň medzinárodný tím astronómov informoval o nájdení atmosféry na planéte, kde by sa neočakávalo, že by niekto existoval. A astronómovia naznačujú, že toto je vlastne druhá atmosféra planéty, ktorá vznikla vulkanickou činnosťou po tom, ako bola varená na začiatku histórie prvej planéty.
Zobrazovanie v atmosfére
Všeobecne v súčasnosti nemáme techniky vytvárania obrazov exoplanéty, pokiaľ nie sú veľmi veľké, veľmi mladé a v značnej vzdialenosti od obežnej dráhy hviezdy. Stále však môžeme pochopiť niektoré z toho, čo je v ich prostredí. Aby sme to dosiahli, musíme pozorovať planétu, ktorá pretína čiaru pohľadu medzi Zemou a jej hviezdou. Počas prechodu bude malé percento svetla hviezd cestovať cez atmosféru planéty na svojej ceste na Zem a interagovať s tamojšími molekulami.
Tieto molekuly zanechávajú stopu na spektre svetla, ktoré sa dostáva na Zem. Toto je veľmi slabý podpis, pretože väčšina hviezdnych svetiel nikdy nevidí atmosféru. Ale kombináciou údajov z niekoľkých dní pozorovania je možné získať tento podpis, aby ste vynikli pred hlukom.
To vedci urobili s exoplanétou GJ 1132B, ktorá obieha okolo asteroidu asi 40 svetelných rokov od Zeme. Planéta má približne veľkosť Zeme a je asi 1,5-násobkom jej hmotnosti. Je mimoriadne blízko k svojej hostiteľskej hviezde a úplnú obežnú dráhu dokončil za pouhých 1,6 dňa. To stačí na zabezpečenie toho, aby bol GJ1132B napriek malým slabým hviezdam extrémne horúci.
Je to vlastne tak blízko a teplo, že vedci odhadujú, že v súčasnosti každú sekundu stráca asi 10 000 kilogramov atmosféry. Pretože sa očakávalo, že hostiteľská hviezda bude na začiatku svojej histórie veľkolepá, vedci predpokladajú, že GJ 1132B mohla stratiť primerane veľkú atmosféru počas prvých 100 miliónov rokov svojej existencie. V skutočnosti o živote planéty vedci odhadujú, že môže stratiť atmosféru v dôsledku zníženia hmotnosti súčasnej hmotnosti planéty asi päťkrát – vidíte, že zvyšok planéty je jadrom mini- Neptún.
(Na týchto obrázkoch sú určité nejasnosti, založené na tom, ako často jej hviezda vysiela vysokoenergetické častice a aké silné je magnetické pole planéty. Ale sú schopné udržať jednu atmosféru pre celých 5 miliárd planét. Nestačí na – História roku.)
Preto boli vedci pravdepodobne prekvapení, keď zistili, že na základe údajov HST sa zdá, že atmosféra planéty je taká.
Ako sa k nám dostanete
Jedným z možných vysvetlení je to, že planéta sa formuje v chladnejšej vzdialenosti od hviezdy a potom migruje dovnútra. To však znamená, že sme GJ 1132B zachytili v relatívne úzkom časovom okne: medzitým je dosť blízko hviezdy, aby stratila svoju atmosféru, ale predtým sa atmosféra vo vesmíre zahriala. Je väčšia šanca, že sa planéta sformovala blízko miesta, kde bola, a vytvorila druhú atmosféru potom, čo sa stratila prvá.
Údaje, ktoré poskytoval Hubble, našťastie boli schopné niečo naznačiť pre životné prostredie. Podpisy, ktoré na svetle hviezd zanechali molekuly prítomné v atmosfére, poskytujú určitú stopu o tom, čo by mohli byť. Tieto signály sú zložité – pretože existuje veľa molekúl, ktoré majú podpisy, ktoré sa čiastočne prekrývajú v niektorých oblastiach spektra, ale nie v iných – a sú to ďalšie zložitosti. Je však možné vidieť signál z atmosféry planéty a identifikovať kombináciu molekúl, ktoré sú s týmto signálom kompatibilné.
Vedci zistili, že v atmosfére sa pravdepodobne nachádzajú určité aerosóly. A jeho zloženie by nebolo prekvapením na žiadnej inej planéte: väčšinou išlo o metán, etán, vodík a kyanovodík. Pamätajte však, že celá táto atmosféra je zaujímavá tým, že planéta mala stratiť svoju atmosféru na začiatku svojej histórie – a spolu s ňou musel zmiznúť všetok vodík.
Magma
Výskumný tím však navrhuje možné riešenie tohto konceptu. Na začiatku histórie planéty musí mať atmosféru bohatú na vodík aj povrch, ktorý bol magmatickým oceánom. Posledné štúdie naznačujú, že veľké množstvo vodíka by sa mohlo pravdepodobne skladovať v magme a po ochladení planéty by sa mohlo zachytiť pod kôrou.
Ale potenciálne nie je uviaznutý večne. Astronómovia naznačujú, že planéta musí byť vo svojej časti horúca kvôli veľkému množstvu žiarenia, ktoré sa prijíma od svojej najbližšej hviezdy, ale tiež kvôli slapovým silám, ktoré gravitácia hviezdy vychádza z jej kôry. To by malo stačiť na to, aby bola kôra stále tenká a pružná, čo umožňuje rozsiahle sopky. Navrhujú teda, že súčasné prostredie je možné formovať a znovu vytvárať sopečnou činnosťou, jej charakteristickým zložením s magmou obsahujúcou vodík.
Je zrejmé, že to nebude najjednoduchšia vec na potvrdenie, aj keď príchod vesmírneho teleskopu Jamesa Webba otvorí nové oblasti spektra, aby poskytlo nezávislé vyšetrovanie o projektovanej štruktúre atmosféry. Najlepšia kontrola však jednoducho zistí, že tento typ sekundárneho prostredia je viditeľný na iných exoplanétach. A vzhľadom na jeho záujem o vykreslenie jeho atmosféry nemôžeme dlho čakať, kým na neho prídeme.
Arxiv. Abstraktné číslo: 2103,05657 je ()O spoločnosti ArXiv) Patrí do. Bude uverejnené v The Astronomical Journal.
