Otkrića izvan sunčevih planeta eksplodiraju posljednjih godina. U stvari, od 1. kolovoza 2017. astronomi su identificirali 3.639 egzoplaneta u 2.729 planetarnih sustava i 612 više planetarnih sustava. I dok je većinu njih otkrio Kepler - koji je otkrio ukupno 5,017 kandidata i potvrdio postojanje 2.494 egzoplaneta od 2009. - drugi instrumenti također su igrali važnu ulogu u tim otkrićima.
Tu spada i svemirski teleskop Hubble koji je posljednjih godina bio posvećen otkrivanju atmosfere oko udaljenih planeta. Nedavno je korištena u istraživanju koje je dalo najjače dotadašnje dokaze o postojanju stratosfere - sloja atmosfere u kojem se temperatura povećava s nadmorskom visinom - oko plinskog giganta koji se nalazi oko 900 svjetlosnih godina od našeg Sunčevog sustava.
Studija pod naslovom "Ultrahotni plinoviti egzoplanet sa stratosferom" nedavno se pojavila u časopisu Priroda. Pod vodstvom Thomasa Evansa, znanstvenog suradnika iz grupe Astrophysics na Sveučilištu u Exeteru, tim se oslanjao na podatke koje je dao NASA-in svemirski teleskop Hubble za proučavanje planete poznate kao WASP-121b, plinskog diva koji orbitira žuto-bijelom zvijezdom malo je veća od naše vlastite.
Sam planet ima otprilike 1,2 puta veću masu Jupitera, ima polumjer oko 1,9 puta veći od Jupitera i ima orbitalno razdoblje od samo 1,3 dana. To je zbog njegove blizine suncu, što ga čini osobito "vrućim Jupiterom". U stvari, kad bi se ta egzoplaneta više približila njezinoj zvijezdi, procjenjuje se da bi je gravitacija WASP-121 počela razdvajati.
Upravo je to blizina koja super zagrijava atmosferu planete, vozeći temperature do 2.500 ° C (4.600 ° F). Kao što je Mark Marley, istraživač iz NASA-inog istraživačkog centra Ames i koautor studije, u NASA-inoj izjavi za medije naznačio:
„Ovaj je rezultat uzbudljiv jer pokazuje da se u atmosferi egzoplaneta može naći i zajednička karakteristika većine atmosfere u našem Sunčevom sustavu - topla stratosfera. Sada možemo usporediti procese u atmosferi egzoplaneta s istim procesima koji se događaju u različitim skupinama uvjeta u našem vlastitom Sunčevom sustavu. "
Dok je Hubble u prošlosti otkrio moguće znakove stratosfere oko WASP-33b i drugih vrućih Jupitera, ovo novo istraživanje predstavlja najjače dosadašnje dokaze za postojanje stratosfere egzoplanete. Razlog za to ima veze sa spektrografskim podacima dobivenim Hubbleom iz atmosfere WASP-121b, koji su ukazivali na prisutnost vodene pare - što je prvo što se tiče vrućeg Jupitera.
Kako je objasnio Tom Evans - također znanstveni suradnik na Sveučilištu u Exeteru i vodeći autor na radu, ovi su nalazi potvrdili nešto na što astronomi već neko vrijeme sumnjaju. "Teorijski modeli sugeriraju da stratosfere mogu definirati različitu klasu ultra-vrućih planeta, s važnim implikacijama na njihovu fiziku i kemiju u atmosferi", rekao je. "Naša zapažanja podržavaju ovu sliku."
Za proučavanje stratosfere WASP-121b, tim se oslanjao na spektroskopske podatke prikupljene Hubble-ovom širokom poljskom kamerom 3. Nakon što su analizirali različite valne duljine koje su dio WASP-121b svjetlosnog očvršćivanja, primijetili su da određene valne duljine blistaju jarko u infracrvenom pojasu. Do toga su zaključili zbog prisutnosti vodene pare na vrhu atmosfere planete.
"Emisija svjetlosti iz vode znači da temperatura raste s visinom", rekla je Tiffany Kataria, jedna od koautora studije iz NASA-inog laboratorija za mlazni pogon. "Uzbuđeni smo što istražujemo u kakvim dužinama postoji ovo nadolazeće Hubbleovo opažanje."
Osim što je do sada najuvjerljiviji slučaj egzoplanete koja ima stratosferu, WASP-121b je zanimljiv i zbog toga koliko je vruć ovaj vrući Jupiter. Na temelju njihovih podataka, tim je zaključio da su se temperature u atmosferi povećavale s nadmorskom visinom - što je bila značajna karakteristika stratosfere. U zemljinoj stratosferi, ovaj proces pokreće ozon, koji zarobljava sunčevu ultraljubičastu svjetlost i podiže temperaturu okolnih molekula.
Međutim, temperatura zemljine stratosfere ne prelazi 270 K (-3 ° C; 26,6 ° F). Ako uzmemo u obzir druge Sunčeve planete koji također imaju stratosferu - poput Saturnovog Mjeseca Titana, koji doživljava zagrijavanje zbog interakcije sunčevog zračenja, energetskih čestica i metana - temperature se ne mijenjaju za više od 56 ° C (100 ° F). Ali u slučaju WASP-121b, temperature u stratosferi povećavaju se za oko 560 ° C (1.000 ° F).
Ni Venera, najtoplija planeta Sunčevog sustava, ne može se natjecati s tim! Na Zemljinoj planeti sestri temperature ostaju stabilne i kreću se oko 735 K (462 ° C; 863 ° F), što je dovoljno vruće da se rastopi olovo. Ali na WASP-121b temperature dosežu i preko četiri puta više! To znači da je atmosfera planeta dovoljno vruća da može rastopiti nehrđajući čelik i druge metale - poput berilija, platine i cirkonija.
Trenutno znanstvenici ne znaju koje kemikalije pokreću ovo povećanje temperature. Predložene su neke mogućnosti, poput vanadij oksida i titanovog oksida. Smatra se da su ovi spojevi zajednički smeđim patuljcima (aka. „Propale zvijezde“, koji imaju mnogo toga zajedničkog s plinskim divovima), oni također zahtijevaju najniže moguće temperature kako bi ih održali u plinovitom stanju.
U svakom slučaju, ovaj daleki plinski div pokazao se kao zanimljiva studija slučaja. U budućnosti će istraživanje ovog i drugih "vrućih Jupitera" vjerojatno izazvati i proširiti naše trenutačno razumijevanje atmosferskih formi i ponašanja tijekom vremena.
