Vani je u svemiru neobično egzoplaneta ime Gliese 3470 b (GJ 3470 b.) Čudan svijet, nalik hibridu između Zemlje i Neptuna. Ima kamenitu jezgru poput Zemlje, ali je okružena atmosferom sastavljenom od vodika i helija. Ta kombinacija je za razliku od bilo čega u našem Sunčevom sustavu.
Na planeti orbitira crvena patuljasta zvijezda zvana Gliese 3470, u zviježđu Rak. GJ 3470 b iznosi oko 12,6 mase Zemlje, što znači da je približno na pola puta između Zemlje i Neptuna u masi. (Neptun je oko 17 zemaljskih masa.)
Zahvaljujući misiji Kepler, znamo da u ovom masovnom rasponu postoji mnogo egzoplaneta. Moguće je da do 80% planeta padne u tom rasponu, iako će buduće misije egzoplaneta to bez sumnje to razjasniti. Do sada astronomi nisu dobro pogledali atmosferu jednog od ovih planeta, pa je njihova formacija pomalo misterija.
Svemirski teleskopi Hubble i Spitzer udružili su se kako bi pomno pogledali atmosferu GJ 3470 b, i to je prvi put da su astronomi uspjeli identificirati kemijski otisak atmosfere planete poput ove. Otkrili su kako planet ima gotovo netaknutu, iskonsku atmosferu vodika i helija, bez prisutnih težih elemenata.
A to predstavlja malu misteriju.
"Mi u Sunčevom sustavu nemamo ništa slično, a to je ono što ga čini upečatljivim."
Björn Benneke sa Sveučilišta u Montrealu u Kanadi
Pola zvijezda, pola planete?
GJ 3470 b sa svojom atmosferom vodika i helija na neki je način više poput zvijezde nego planeta. Naše vlastito Sunce je 73% vodika, a ostatak je gotovo sav helij. Samo mali dio Sunca su teži elementi poput kisika, neona, željeza i ugljika. Plinski divovi Jupiter i Saturn uglavnom su vodik i helij, ali sadrže i druge spojeve poput metana i amonijaka, kao i teže elemente. Ti spojevi su gotovo odsutni u GJ 3470 b.
"Ovo je veliko otkriće iz perspektive formiranja planeta. Planeta orbitira vrlo blizu zvijezde i daleko je manje masivna od Jupitera - 318 puta veća od Zemljine mase - ali uspjela je stvoriti iskonsku atmosferu vodik / helij koja je većim dijelom 'nezagađena' težim elementima ", rekao je Björn Benneke sa Sveučilišta Montreal u Kanadi, u NASA-inom priopćenju za javnost. "Mi u Sunčevom sustavu nemamo ništa slično, a to je ono što ga čini upečatljivim."
Astronomi koji stoje iza ovog rada kombinirali su mogućnosti viševalnih duljina oba svemirskog teleskopa kako bi dobili dobar pregled atmosfere GJ 3470 b. Oni su to učinili mjerenjem apsorpcije zvijezde svjetlosti dok je egzoplanet prolazio ispred svoje zvijezde domaćina. Oni su također izmjerili gubitak reflektirane svjetlosti dok je egzoplanet prolazio iza zvijezde. Sve u svemu, svemirski teleskop promatrao je 12 tranzita i 20 pomračenja.
Astronomi koriste spektroskopiju za identifikaciju kemijskih otisaka vodika i helija u atmosferi, a priroda planete u atmosferi omogućila je to. Uglavnom je jasno s vrlo malo izmaglice, što znači da su mogli zaviriti duboko u atmosferu. "Prvi put imamo spektroskopski potpis takvog svijeta", rekao je Benneke.
Ali ta spektroskopija otkrila je nešto neočekivano. Astronomi su mislili da će naći sličan kemijski sastav kao i planet Neptun, s težim elementima poput kisika i ugljika. No umjesto toga pronašli su atmosferu koja je podsjećala na Sunce.
"... otkrili smo atmosferu koja je toliko loša u teškim elementima da po svom sastavu nalikuje sastavu Sunca bogatog vodikom / helijem."
BJÖRN BENNEKE SVEUČILIŠTA MONTREALA U KANADI
"Očekivali smo atmosferu snažno obogaćenu težim elementima poput kisika i ugljika koji stvaraju obilne vodene pare i metan, slične onoj koju vidimo na Neptunu", rekao je Benneke. "Umjesto toga, pronašli smo atmosferu koja je toliko loša u teškim elementima da njezin sastav nalikuje sastavu Sunca koji sadrži bogat vodik / helij."
Sastavljanje zajedno
Sada kada su astronomi dobro podnijeli atmosferu egzoplaneta, zahvaljujući kombiniranoj snazi Hubblea i svemirskim teleskopom Spitzera, oni mogu početi shvaćati kako se ovaj planet odudara mogao formirati.
GJ 3470 b u oštroj je suprotnosti s drugim egzoplanetima. Astronomi misle da se drugi egzoplaneti, na primjer Vrući Jupiteri, formiraju na velikoj udaljenosti od svog Sunca, a zatim migriraju prema unutra. Ali astronomi smatraju da se ta egzoplaneta formirala vrlo blizu svoje zvijezde crvenog patuljaka, blizu mjesta na kojem je danas postavljena.
Isprva se formirao kao maleni kameniti objekt, zapetljan u središte protoplanetarnog diska, otprilike u isto vrijeme kad se formirala i zvijezda. Atmosferu bi skupila ili izmamila iz istog iskonskog materijala na disku iz kojeg je nastala zvijezda. To bi objasnilo njegovu atmosferu vodik / helij i zašto nedostaju teži elementi.
"Ovo je veliko otkriće iz perspektive formiranja planeta."
BJÖRN BENNEKE SVEUČILIŠTA MONTREALA U KANADI
"Vidimo objekt koji je mogao izlučivati vodik s protoplanetarnog diska, ali nije pobjegao da postane vrući Jupiter", rekao je Benneke. "Ovo je intrigantan režim."
Moglo se dogoditi da je materija još uvijek akumulirala s diska, ali zvijezda je rasla brže i disk se raspršio. To je spriječilo GJ 3470 b da se poveća i postane više poput plinskih divova u našem Sunčevom sustavu, s težim elementima u svojoj atmosferi.
Za sada stoji naše razumijevanje ove intrigantne, neobične egzoplanete. No jednom kada svemirski teleskop James Webb (JWST) bude pokrenut, reći će nam više.
JWST je snažni svemirski teleskop koji infracrvenom tehnologijom može vidjeti s neviđenom osjetljivošću. Moći će se ispitati atmosfera GJ 3470 b i drugih egzoplaneta i otkriti stvari još uvijek nevidjene. Posebno će se promatrati u valnim duljinama zbog kojih su zamućujuće maglice gotovo prozirne.
Tada će naše razumijevanje svih egzoplaneta, ne samo ove, rasti u skokovima i granicama.
Izvori:
- Priopćenje za javnost: Atmosfera srednje planete otkrila Hubble, Spitzer
- Wikipedia: Gliese 3470 b
- Spiterski svemirski teleskop
