Teleskop Hubble'a odkrywa nową klasę planet pozasłonecznych

GJ 1214b
Artystyczna wizja układu GJ 1214b. Źródło: NASA, ESA, D. Aguilar (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)
Obserwacje prowadzone przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Hubble'a (NASA/ESA) zaowocowały odkryciem nowego typu planet pozasłonecznych - wodnych światów z grubą, bogatą w parę wodną atmosferę. Mają one masy większe niż Ziemia i mniejsze niż Uran. Jedną z nich jest planeta oznaczona jako GJ 1214b, niepodobna do żadnej innej planety znanej wcześniej nauce. Duży procent jej całkowitej masy stanowi woda. GJ 1214b leży w konstelacji Wężownika w odległości "zaledwie" 40 lat świetlnych od Ziemi. Z tego powodu jest jedną z pierwszych kandydatek do zaobserwowania nowszym, dającym więcej możliwości Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba.

GJ 1214b została odkryta w 2009 roku w ramach projektu MEarth. Ma średnicę około trzy razy większą niż ziemska i masę rzędu siedmiu mas Ziemi. Krąży wokół czerwonego karła z okresem 38 ziemskich godzin, w odległości dwóch milionów kilometrów od macierzystej gwiazdy. Na podstawie tych danych temperaturę na powierzchni planety oszacowano na 230 stopni Celsjusza. W 2010 roku zbadano jej atmosferę. Istnieją poważne argumenty na to, że składa się ona w dużej części z wody, jednak równie dobrze obserwowane efekty może wyjaśniać obecność grubej warstwy mgły w atmosferze GJ 1214b.

W jaki sposób możemy badać skład atmosfery tak odległych planet? Zespół badawczy wykorzystał w tym celu jeden z instrumentów Teleskopu Hubbe'a, WFC3 (Wide Field Camera 3). Obserwowano planetę podczas jej przejścia na tle centralnej gwiazdy układu. Podczas takiego zjawiska, zwanego tranzytem, światło gwiazdy prześwieca przez atmosferę planety, pozwalając nam analizować jej skład na podstawie widma, jakie efektywnie tworzą istniejące w niej pierwiastki i związki. Mgła jest przy tym bardziej przejrzysta dla fal podczerwonych niż dla światła widzialnego, zatem takie obserwacje pomagają odróżnić atmosfery z dużą zawartością pary wodnej od tzw. planet mglistych. Z badań wynika, że najlepszy model dla GJ 1214b to gęsta atmosfera z oparami wody.

Znamy ponadto masę i rozmiary planety, zatem można obliczyć jej gęstość. To jedynie dwa gramy na centymetr sześcienny ! Woda ma gęstość jednego grama na centymetr sześcienny, a średnia gęstość Ziemi to 5.5 grama na cm sześcienny. Wynikać może z tego, że GJ 1214b zawiera w sobie o wiele więcej wody niż Ziemia, a przy tym mniej skał. Oznacza to także, że jej budowa wewnętrzna musi być całkiem inna niż w przypadku Ziemi i innych planet skalistych w Układzie Słonecznym. Duża temperatura i ciśnienie mogły uformować tak egzotyczne substancje jak tzw. "gorący lód" lub "super ciekła woda".

Teoretycy przewidują, że GJ 1214b powstała w dalszej odległości od swej macierzystej gwiazdy, tam, gdzie było dużo lodu, a następnie migrowała w stronę centrum układu. Mogła w tym czasie znaleźć się także w tzw. "strefie zamieszkiwalnej", czyli średniej odległości od gwiazdy, dla której istniały takie warunki, że na powierzchni planety występowała woda w stanie ciekłym i przyjazne życiu temperatury. Nie wiadomo jednak, jak długo GJ 1214b tam przebywała.

Więcej informacji w publikacji naukowej:

The Flat Transmission Spectrum of the Super-Earth GJ1214b from Wide Field Camera 3 on the Hubble Space Telescope, autorstwa Zachory K. Bert i in.




Liczba odsłon: 1141