Napredak u istraživanju atmosfere egzoplaneta WASP-107b
Skupina europskih astronoma, predvođena stručnjacima iz Instituta za astronomiju na KU Leuvenu, koristila je podatke dobivene pomoću Svemirskog Teleskopa James Webb za detaljnu analizu atmosfere egzoplaneta WASP-107b. Dubinsko promatranje njegove ‘puhaste’ atmosfere otkrilo je prisutnost vodene pare i sumpornog dioksida, te neočekivano, oblaka silikatnog pijeska. Te čestice su dio dinamičke atmosfere, karakterizirane intenzivnim kretanjem materijala.
Astronomi diljem svijeta maksimalno iskorištavaju sposobnosti instrumenta Mid-Infrared Instrument (MIRI) na Teleskopu James Webb (JWST) za revolucionarna istraživanja egzoplaneta. Egzoplaneti orbitiraju oko zvijezda van našeg solarnog sustava. Jedan od takvih fascinantnih svjetova je WASP-107b, neobičan plinoviti egzoplanet koji kruži oko zvijezde hladnije i manje masivne od Sunca.
Masa ovog planeta usporediva je s Neptunom, ali njegova je veličina znatno veća, približavajući se Jupiteru. Ovaj omjer mase i veličine čini WASP-107b izrazito ‘puhastim’ u usporedbi s drugim plinovitim divovima u našem solarnom sustavu. Zahvaljujući toj osobini, astronome je moguće zaviriti približno 50 puta dublje u njegovu atmosferu nego što je to moguće u atmosferi Jupitera.
Razotkrivanje složenog kemijskog sastava atmosfere
Zahvaljujući posebnosti atmosfere WASP-107b, tim je uspio prodrijeti u njene dubine, što je otvorilo mogućnosti za detaljno istraživanje njezina kemijskog sastava.
Jednostavno rečeno, spektralne karakteristike su mnogo uočljivije u manje gusto naseljenoj atmosferi nego u gušćoj. Njihova nedavno objavljeni znanstveni rad u časopisu Nature ukazuje na prisutnost vodene pare, sumpornog dioksida (SO2) i silikatnih oblaka, ali zanimljivo, bez tragova metana (CH4), stakleničkog plina.
Ova otkrića pružaju bitne informacije o dinamici i kemijskim procesima u atmosferi ovog egzoplaneta. Izostanak metana sugerira topliju unutrašnjost planeta, pružajući uvid u raspodjelu toplinske energije u atmosferi. Drugo veliko otkriće, sumporni dioksid, bio je iznenađujuć jer su prethodni modeli predviđali njegovu odsutnost.
No, novi klimatski modeli atmosfere WASP-107b ukazuju da njegova unkiatna svojstva omogućuju formiranje sumpornog dioksida. Unatoč tome što njegova matična zvijezda emitira manje visokoenergetskih fotona, zbog svoje hladnije prirode, ti fotoni prodiru duboko u atmosferu planeta zahvaljujući svojoj prirodi, potičući kemijske reakcije potrebne za nastanak sumpornog dioksida.
Identifikacija sastava oblaka od silikatnih čestica
Osim toga, uočeno je da su spektralne karakteristike sumpornog dioksida i vodene pare znatno slabije nego što bi bile bez prisutnosti oblaka. Oblaci na visokim nadmorskim visinama djelomično prekrivaju vodenu paru i sumporni dioksid u atmosferi.
Iako su oblaci prethodno pretpostavljeni na drugim egzoplanetima, ovo je prvi put da su astronomi jasno identificirali njihov kemijski sastav. Ovdje se oblaci sastoje od malih silikatnih čestica, poznate tvari na Zemlji i glavnog sastojka pijeska.
“JWST revolucionira način na koji proučavamo egzoplanete, nudeći nam nikad prije viđene uvide u izuzetno kratkom vremenu,” ističe vodeći autor studije Prof. Leen Decin s KU Leuvena. “Ovo otkriće oblaka od pijeska, vode i sumpornog dioksida na ovom egzoplanetu pomoću JWST-ovog instrumenta MIRI predstavlja prekretnicu. Ono mijenja naše razumijevanje procesa formiranja i evolucije planeta, te osvjetljava nove aspekte našeg vlastitog solarnog sustava.”
Nove perspektive u istraživanju atmosfere WASP-107b
Za razliku od Zemlje, gdje voda zaledi na niskim temperaturama, u atmosferama plinovitih planeta s temperaturama oko 1000 stupnjeva Celzija, silikatne čestice mogu se kondenzirati i formirati oblake. No, u slučaju WASP-107b, s vanjskom temperaturom atmosfere od oko 500 stupnjeva Celzija, očekivalo se da će se silikatni oblaci formirati dublje u atmosferi, gdje su temperature znatno više. Kako onda pijeskoviti oblaci opstaju na visokim visinama?
“Činjenica da vidimo pijeskovite oblake visoko u atmosferi upućuje na to da kapljice pijeska isparavaju u toplijim, dubljim slojevima, a zatim se silikatna para ponovno uzdiže i kondenzira u oblake,” objašnjava vodeći autor Dr. Michiel Min. “Ovo je slično ciklusu vodene pare i oblaka na Zemlji, ali umjesto kapljica vode, imamo kapljice pijeska.”
Ovaj proces neprestane sublimacije i kondenzacije kroz vertikalni prijenos ključan je za održavanje pijeskovitih oblaka u atmosferi WASP-107b.
Ovo istraživanje ne samo da rasvjetljava zagonetan svijet WASP-107b, već i proširuje granice našeg razumijevanja atmosfera egzoplaneta. Studija predstavlja značajan korak u istraživanju egzoplaneta, otkrivajući kompleksnu dinamiku kemikalija i klimatskih uvjeta na ovim dalekim svjetovima.
Ovo istraživanje, koje kombinira rezultate nekoliko neovisnih analiza JWST promatranja, predstavlja plod višegodišnjeg truda, uloženog ne samo u razvoj instrumenta MIRI, već i u kalibracijske te analitičke alate za obradu podataka prikupljenih s MIRI-jem, objašnjava dr. Jeroen Bouwman iz Max-Planck-Instituta za Astronomijju u Njemačkoj.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
