Užareni stjenoviti planet TOI-561 b, na kojem bi se očekivala tamna površina rastaljene stijene, prema novoj analizi odbija velik dio svjetlosti svoje zvijezde. Podaci teleskopa James Webb i računalni modeli upućuju na moguće objašnjenje: visoko u atmosferi mogli bi nastajati svijetli oblaci silikatnih minerala.
Procjena na temelju energetske bilance planeta daje udio odbijenog zvjezdanog zračenja od oko tri četvrtine. To je mnogo više nego što bi se očekivalo od gole lave. Sastav oblaka, međutim, nije izravno potvrđen: silicijev dioksid i magnezijev silikat kandidati su koji u modelima mogu nastati u odgovarajućim uvjetima.
Samuel Boucher, Lisa Dang i suradnici analizirali su 37 sati neprekinutih infracrvenih observacija instrumentom NIRSpec. Rad prihvaćen za objavu u časopisu The Astronomical Journal bio je dostupan na arXivu još u kolovozu, a Sveučilište u Waterloou rezultate je predstavilo 26. listopada. Nije riječ o tek otkrivenom planetu, nego o detaljnijem ispitivanju njegove atmosfere.
Noćna strana pomogla je razriješiti zagonetku
TOI-561 b obiđe svoju zvijezdu za manje od 11 sati. Veći je od Zemlje, a zvijezdi je toliko blizu da mu je jedna strana vjerojatno stalno okrenuta prema njoj. Na toj se strani očekuje ocean rastaljene stijene. U tako snažnom zračenju već je i opstanak guste atmosfere teško objasniti.
Ranija analiza dnevne strane pokazala je da planet emitira manje topline nego što bi trebala gola, tamna stijena na toj udaljenosti od zvijezde. Dio energije atmosfera bi mogla prenijeti na noćnu stranu. Druga je mogućnost da znatan dio zvjezdanog zračenja bude odbijen prije nego što zagrije planet.
Nova analiza obuhvatila je promjene infracrvenog sjaja tijekom gotovo četiri obilaska zvijezde. Takav zapis, nazvan fazna krivulja, omogućuje praćenje različitih dijelova planeta dok se mijenja strana okrenuta prema nama. Istraživači su tako dobili podatke i o njegovoj noćnoj strani, umjesto da zaključuju samo iz dnevne.
Noćna strana nije dovoljno topla da bi sam prijenos topline objasnio razmjerno slabu emisiju s dnevne strane. Prema tumačenju tima iz Waterlooa, potrebno je i snažno odbijanje dolaznog zvjezdanog zračenja. Jednostavniji izračun daje reflektivnost od oko 74 posto, uz nesigurnost od približno deset postotnih bodova prema dolje i osam prema gore. Složeniji klimatski modeli također daju prednost visokoj reflektivnosti, iako ne opisuju jednako dobro sve dijelove podataka.
Oblaci od tvari koje na Zemlji grade stijene
Silikati su velika skupina mineralnih spojeva, a silicijev dioksid na Zemlji poznajemo, među ostalim, kao kvarc. U atmosferi iznad oceana magme dio isparenih tvari mogao bi se ponovno kondenzirati u sitne čestice i stvoriti oblake.
Istraživači su ispitali gdje bi se takve čestice mogle održati pri temperaturama i tlakovima iz svojih modela. Silicijev dioksid i magnezijev silikat pokazali su se mogućim sastojcima oblaka na dnevnoj strani, osobito blizu prijelaza prema noćnoj. Odbijanjem zračenja oblaci bi mogli dodatno hladiti atmosferu i omogućiti nastanak još čestica.
To nije fotografija oblaka ni izravno očitanje njihova kemijskog sastava. Webbovi podaci otkrivaju promjene zračenja, a modele istraživači koriste kako bi provjerili koji bi fizikalni uvjeti mogli proizvesti takav signal. Ni glavni plinovi u atmosferi još nisu pouzdano određeni.
Zašto će trebati druga valna područja?
U analizi je trebalo odvojiti signal planeta od promjena sjaja same zvijezde. Zvjezdana površina nije jednolika: gibanje vrućeg plina stvara promjenjive svjetlije i tamnije strukture koje također utječu na mjerenja.
Podaci dvaju detektora instrumenta NIRSpec pritom se ne slažu u svim pojedinostima. Razlike mogu potjecati iz atmosfere planeta, preostalih zvjezdanih promjena ili svojstava instrumenta. Autori zbog toga ne izdvajaju jedan kemijski sastav kao konačno rješenje.
Sljedeći korak bile bi observacije na duljim infracrvenim valnim duljinama, osobito instrumentom MIRI na teleskopu James Webb. One bi neovisno provjerile temperature dnevne i noćne strane te pomogle tražiti tragove plinova poput ugljikova dioksida. Time bi se moglo razlučiti koliko neobičan signal duguje oblacima, a koliko drugim svojstvima atmosfere.
