V atmosféře exoplanety byl objeven dosud nejtěžší chemický prvek

Nalezení barya ve vysokých vrstvách atmosféry hned dvojice mimořádně horkých plynných obrů WASP 76 b a WASP-121 b, planet obíhajících kolem dvou různých hvězd ležících mimo Sluneční soustavu, byl pro vědce překvapením. Nečekaný objev přináší řadu otázek týkajících se vlastností takto exotických atmosfér.

„Záhadou je, proč se tak těžký chemický prvek nachází v horních vrstvách atmosfér těchto planet?“ říká Tomás Azevedo Silva, hlavní autor studie publikované ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

WASP-76 b a WASP-121 b nejsou – v měřítkách Sluneční soustavy – obyčejné planety. Jedná se o objekty, které bychom mohli popsat jako ‚extrémně horký Jupiter‘ (ultra-hot Jupiter) – svojí velikostí jsou srovnatelné s planetou Jupiter, ale mají mimořádně vysokou povrchovou teplotu přesahující 1000°C. Příčinou je malá vzdálenost od mateřské hvězdy, což také znamená, že perioda oběhu je v obou případech jen několik dní. Díky tomu mají planety neobvyklé vlastnosti – u WASP-76 b vědci například předpokládají, že v její atmosféře prší železo.  

Související

Jiří Kostka

Objev dvou vzácných exoplanet může objasnit…

Jiří Kostka

Hranice Sluneční soustavy je zvlněná. Vědci zatím…

Přesto byli vědci překvapeni, že v horních vrstvách obou planet WASP-76 b i WASP-121 b nalezli baryum, které je dokonce 2,5krát těžší než železo. „Vzhledem k silné gravitaci obou planet bychom očekávali, že těžké prvky, jako je baryum, rychle klesnou do nižších vrstev atmosféry,“ vysvětluje spoluautor práce Olivier Demangeon.

„Byl to v mnoha ohledech náhodný objev,“ popisuje Azevedo Silva. „Neočekávali jsme baryum a ani jsme ho cíleně nehledali. Museli jsme proto pečlivě zkontrolovat, jestli signál skutečně přichází z planet, protože baryum dosud nebylo u žádné exoplanety pozorováno.“ 

Fakt, že baryum bylo detekováno v atmosférách obou těchto mimořádné horkých těles naznačuje, že tato kategorie exoplanet by mohla být ještě zajímavější, než se doposud myslelo. I když občas můžeme známky barya pozorovat i na obloze planety Země – v podobě jasně zelené barvy ohňostrojů – je pro vědce otázkou, jaký přírodní proces by mohl způsobit, že se tento těžký chemický prvek dostal do tak velké výšky v případě těchto extrasolárních planet. „V tomto okamžiku si nejsme jistí, jaký mechanizmus to způsobuje,“ přiznává Olivier Demangeon.  

Při studiu exoplanetárních atmosfér jsou tyto extrémně horké planety mimořádně užitečné. „Jelikož se jedná o horká plynná tělesa, jsou jejich atmosféry velmi rozsáhlé. Proto se snadněji pozorují a zkoumají ve srovnání s atmosférami malých chladných planet,“ vysvětluje Olivier Demangeon. 

Určení složení exoplanetární atmosféry vyžaduje specializované vybavení. K analýze světla, které bylo přefiltrováno atmosférami planet WASP-76 b a WASP-121 b, vědci použili přístroj ESPRESSO pracující ve spojení s dalekohledem ESO/VLT (Very Large Telescope). Díky tomu bylo možné v atmosférách spolehlivě detekovat několik různých chemických prvků, včetně barya. 

Tyto nové výsledky ukazují, že jsme dosud zahlédli pouze odlesk toho, jaká tajemství exoplanety ve skutečnosti skrývají. S pomocí budoucích přístrojů, jakým bude například ešeletový spektrograf s vysokou disperzí ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph), který se stane jedním z přístrojů pro budovaný velký dalekohled ESO/ELT (Extremely Large Telescope), budou astronomové schopni zkoumat atmosféry malých i velkých exoplanet, včetně kamenných těles podobných Zemi, a to vše v mnohem větších detailech, aby mohli získat poznatky o skutečné povaze těchto podivných světů.

Zdroj: Astronomy & Astrophysics, ESO