Astronomer fra USA, Frankrig og Skotland har takket være observationer med Hubble bekræftet tilstedeværelsen af vand i atmosfæren på exoplaneten HAT-P-26b. Derudover estimerede forskerne andelen af grundstoffer, der er tungere end brint i planetens gaskappe - det viste sig, at den er lille, hvilket er uden for det tidligere opdagede mønster. Ifølge forfatterne er sandsynligvis atmosfæren i HAT-P-26b stort set uændret siden planetens oprindelse. Forskningen er offentliggjort i tidsskriftet Science.
Langt størstedelen af kendte exoplaneter blev opdaget på en af to måder: ved transitmetoden (når planeten dæmper stjernen en smule ved at passere mellem den og den jordbaserede observatør) eller ved Doppler-analyse (når planetens tyngdekraft får stjernen til at svinge lidt frem og tilbage). Med deres hjælp kan du bestemme nogle parametre for planetens bane, begrænse dens størrelse eller masse. Det er imidlertid umuligt at finde ud af, hvad denne eller den anden exoplanet består af ved hjælp af Doppler-metoder.
Transit af planeten giver dig mulighed for at udforske dens gasskal, hvis den er stor nok. I det øjeblik, hvor planeten begynder at bevæge sig foran stjernens skive, passerer en del af sidstnævnte lys gennem dens gashylster. Afhængigt af hvilke gasser atmosfæren er lavet af, begynder nogle dele af stjernens spektrum at blive absorberet. For eksempel har vand og kuldioxid karakteristiske absorptionsbånd - de ligger i det infrarøde område af spektret. Ved at sammenligne spektret af en stjerne under og før transit kan astronomer bestemme nøjagtigt i hvilke spektrale områder exoplanets atmosfære absorberer og forudsige dens sammensætning.
For første gang blev der registreret vandspor i HAT-P-26b i 2015 - ved hjælp af de kombinerede data fra Spitzer-teleskopet og jordbaserede observationer. Denne exoplanet ligger omkring 430 lysår fra Jorden og er en "varm Neptun", hvis ligevægtstemperatur på overfladen er ca. 1000 Kelvin (730 grader Celsius). På grund af den lille tyngdeacceleration kan en himmellegeme have en tæt og høj atmosfære. Planeten kredser om systemets stjerne - en orange dværg - på cirka 4,2 dage.
Hannah R. Wakeford et al. / Videnskab, 2017
I det nye arbejde udvidede forfatterne spektret af observationer af exoplaneten og brugte Hubble-teleskopet til at observere transitter i det synlige og nær infrarøde område. Dette gjorde det muligt at se yderligere absorptionsbånd, der pålideligt angav tilstedeværelsen af vand i planetens atmosfære. Det skal bemærkes, at HAT-P-26b ikke kan kaldes en vandverden på grund af planetens for høje temperatur.
Ud over at observere vand i atmosfæren var astronomer i stand til at estimere metalliciteten af gaskæmpens skal. Dette er den relative andel af grundstoffer, der er tungere end helium, i objektets sammensætning. Baseret på observationer i solsystemet og i et antal exoplaneter (WASP-43b og HAT-P-11b) har astronomer bemærket et mønster - med stigende planetstørrelse falder metalliciteten. Med andre ord er andelen af tunge elementer i Jupiter meget mindre end i Uranus eller Neptun. Denne observation blev grundlaget for nogle hypoteser om planetenes udvikling. HAT-P-26b kommer ud af dette mønster: Med størrelser, der kan sammenlignes med Neptun, er dens metallicitet omtrent den samme som Jupiter.
Ifølge astronomer kan forskellene mellem HAT-P-26b og andre planeter med kendt metallicitet og masse betyde, at processen med dens udvikling af en eller anden grund adskilte sig fra den generelt accepterede. Forfatterne påpeger, at sandsynligvis gashylsteret til HAT-P-26b er den samme som i de første perioder af eksoplanetens eksistens. Desuden kolliderede exoplaneten sandsynligvis ikke med andre planetesimals, og de fleste af dens tunge elementer er koncentreret i kernen.
Salgsfremmende video:
Forfatterne bemærker, at dette er en unik situation, når en exoplanet er blevet undersøgt så detaljeret. I sig selv er et sådant resultat allerede en vigtig bedrift.
Vladimir Korolev