2014.07.29. - A Hubble szerint meglepően száraz három ismert exobolygó

A Hubble-űrtávcsővel végzett megfigyelések alapján három ismert, szinte ikonikus exobolygó is jóval szárazabb, mint azt korábban gondoltuk, légkörükben a vízgőz mennyisége töredéke az eddig feltételezettnek.

A három exobolygó, a HD 189733b, a HD 209458b és a WASP-12b 60 és 900 fényév közötti távolságban található a Földtől. A kutatók ideális célpontnak gondolták őket az atmoszferikus vízgőz detektálásához, mivel forró jupiterként a hőmérsékletük olyan magas - 800-2200 °C közötti -, hogy az elképzelések szerint a légkörükben jelentős mennyiségű víznek kell jelen lennie gőz formájában. A Hubble-űrteleszkóp közeli infravörös tartományban rögzített spektroszkópiai adatai alapján azonban Nikku Madhusudhan (Institute of Astronomy, University of Cambridge, England) és munkatársai azt találták, hogy a három planéta légköre a standard bolygókeletkezési és formálódási elméletek által jósolt vízmennyiségnek mindössze 1/10 - 1/1000-ed részét tartalmazza csak.

Madhusudhan szerint a HD 209458b esetében a mérésük ráadásul a legpontosabb, amit Naprendszeren kívüli bolygó kémiai összetételével kapcsolatban valaha is elvégeztek, így minden eddiginél nagyobb bizonyossággal jelenthetik ki a víz detektálásának tényét egy exobolygón, bár a talált kis mennyiség egészen meglepő és nagy kihívás elé állítja az exobolygók - különösen a forró jupiterek - kialakulásával, fejlődésével és migrációjával foglalkozó elméleteket. Az eredménynek a földméretű, potenciálisan lakható bolygók kutatásában is fontos következményei lehetnek: Madhusudhan szerint ugyanis a jövő űrtávcsöveinek sokkal érzékenyebb műszereket kell magukkal vinniük a víz detektálásához, ha a célpontok szárazabbak, mint eddig gondoltuk.

A három bolygót azért választották a vizsgálat tárgyának, mivel viszonylag fényes csillagok körül keringenek, amelyek elegendő sugárzást bocsátanak ki ahhoz, hogy értékelhető infravörös spektrumot lehessen rögzíteni róluk. Ez azonban csak tranzitos bolygók esetében lehetséges, mivel ekkor a planéta légkörében található vízgőz színképe rárakódik a csillag spektrumára, amint annak fénye áthatol a bolygó légkörén. Ilyen megfigyeléseket a földfelszínről kivitelezni szinte lehetetlen, mert bolygónk légköre is jelentős mennyiségű vízpárát tartalmaz, ami zavaró tényezőként jelentkezik, ezért az észleléseket a világűrből, praktikusan a Hubble-űrtávcsővel kell végezni.

Fantáziarajz a HD 209458b katalógusjelű, nem hivatalosan Osiris névvel illetett, tőlünk 150 fényévre található, a Pegasus csillagkép irányában megfigyelhető gázóriásról. A forró jupiter típusú bolygó tömege a Földének körülbelül 220-szorosa, atmoszférájának becsült hőmérséklete pedig mintegy 1200 °C.
[NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)]

A Naprendszer óriásbolygóinak jelenleg elfogadott keletkezési elmélete, az ún. magakkréció szerint az ilyen planéták fiatal csillagok körüli, főleg hidrogénből, héliumból, illetve jégrészecskékből és egyéb kémiai elemek alkotta porszemcsékből álló protoplanetáris korongokban keletkeznek. A porrészecskék egymással ütközve és összetapadva egyre nagyobb szemcséket hoznak létre. A korong gravitációs terének hatására aztán ezek a növekvő testek egy szilárd maggá állnak össze, ami után az akkréció "megszalad", a mag még több szilárd és gáznemű anyagot vonz, míg végül ki nem alakul az óriásbolygó. Ez az elmélet azt jósolja, hogy a bolygóban a különböző kémiai elemek aránya eltér ugyanazon elemek csillagbeli arányától. Különösen igaz ez az oxigén esetében. Amint az óriásbolygó kialakul, a várakozások szerint a légköri oxigén túlnyomó része vízmolekulákba kötődik. A jelen kutatásban detektált nagyon alacsony vízgőzszint azonban számos kérdést vet fel a bolygókeletkezésben szerepet játszó kémiai komponensekkel kapcsolatban.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2014.07.24.