Komunikat prasowy

W atmosferze egzoplanety wykryto najcięższy jak dotąd pierwiastek

13 października 2022

Przy pomocy Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), astronomowie odkryli bar, najcięższy pierwiastek znaleziony do tej pory w atmosferze planety pozasłonecznej. Naukowcy byli zaskoczeniu odkryciem baru na dużej wysokości atmosferycznej w ultragorących gazowych olbrzymach WASP-76 b i WASP-121 b — dwóch egzoplanetach, czyli planetach krążących wokół gwiazd poza Układem Słonecznym. To nieoczekiwane odkrycie rodzi pytania jak mogą wyglądać te egzotyczne atmosfery.

„Zagadkowa i sprzeczna z intuicją część brzmi następująco: dlaczego tak ciężki pierwiastek występuje w górnych warstwach atmosfer tych planet?” mówi Tomás Azevedo Silva, doktorant na University of Porto oraz Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) w Portugalii, który kierował badaniami opublikowanymi dzisiaj w „Astronomy & Astrophysics”.

WASP-76 b oraz WASP-121 b nie są typowymi egzoplanetami. Obie to ultragorące jowisze, porównywalne w rozmiarach do Jowisza, ale doświadczające ekstremalnie wysokich temperatur powierzchni, przekraczających 1000°C. Wynika to z ich bliskiego położenia względem gwiazd macierzystych i oznacza także, iż pokonanie całej orbity wokół gwiazdy zajmuje jedynie od jednego do dwóch dni. Wszystko to daje planecie dość egzotyczne własności. Na przykład w WASP-76 b astronomowie podejrzewają występowanie deszczy z żelaza.

Ale pomimo tego naukowcy byli zaskoczeni odnalezieniem w górnych częściach atmosfer WASP-76 b i WASP-121 b pierwiastka baru, który jest 2,5 razy cięższy od żelaza. „Biorąc pod uwagę dużą grawitację planet, spodziewalibyśmy się, że ciężkie pierwiastki, takie jak bar, szybko opadną do niższych warstw atmosfery” wyjaśnia współautor Olivier Demangeon, naukowiec z University of Porto oraz IA.

„To było w pewien sposób przypadkowe odkrycie” komentuje Azevedo Silva. „Nie spodziewaliśmy się, ani nie szukaliśmy baru i musieliśmy dokładnie sprawdzić, że faktycznie pochodzi z planety, ponieważ nigdy wcześniej nie widziano baru w żadnej z egzoplanet.”

Wykrycie baru w atmosferach dwóch ultragorących jowiszów sugeruje, że ta kategoria planet może być jeszcze dziwniejsza niż do tej pory sądzono. Mimo iż okazjonalnie widzimy bar na naszym niebie jako zielony kolor fajerwerków, zagadką dla naukowców jest jaki naturalny proces mógłby powodować, że ciężki pierwiastek znajdzie się na tak dużych wysokościach na planetach posłonecznych. „W tej chwili nie jesteśmy pewni jakie to mogą być mechanizmy” dodaje Demangeon.

Ultragorące jowisze są bardzo przydatne w badaniach atmosfer planet posłonecznych. Jak wyjaśnia Demangeon: “Będąc gazowe i gorące, ich atmosfery są bardzo rozległe i dlatego łatwiej je obserwować i badań niż w przypadku mniejszych lub chłodniejszych planet.”

Ustalanie składu atmosfery egzoplanety wymaga bardzo specjalistycznego sprzętu. Zespół badawczy użył instrumentu ESPRESSO na teleskopie VLT w Chile, aby przeanalizować światło gwiazd przefiltrowane przez atmosfery WASP-76 b i WASP-121 b. Dzięki temu można było wyraźnie wykryć w nich kilka pierwiastków, w tym bar.

Nowe wyniki pokazują, że dopiero zarysowaliśmy powierzchnię tajemnic egzoplanet. Przy pomocy przyszłych instrumentów, takich jak spektrograf wysokiej rozdzielczości ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph (ANDES), który będzie działała na nadchodzącym Ekstremalnie Wielkim Teleskopie (ELT), budowanym przez ESO, astronomowie będą w stanie badać atmosfery egzoplanet dużych i małych, w tym planet skalistych podobnych do Ziemi. Będą je badać znacznie dokładniej i zgromadzą więcej wskazówek odnośnie natury tych dziwnych światów.

Więcej informacji

Wyniki badań opublikowano w artykule pt. “Detection of Barium in the atmospheres of ultra-hot gas giants WASP-76b & WASP-121b”, który ukaże się w Astronomy & Astrophysics (doi: 10.1051/0004-6361/202244489).

Skład zespołu badawczego: T. Azevedo Silva (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugalia [IA/UPorto, CAUP] and Departamento de Física e Astronomia Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugalia [FCUP]), O. D. S. Demangeon (IA/UPorto, CAUP and FCUP), N. C. Santos (IA/UPorto, CAUP oraz FCUP), R. Allart (Department of Physics, and Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Kanada oraz Observatoire astronomique de l’Université de Genève, Szwajcaria [UNIGE]), F. Borsa (INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Włochy) , E. Cristo (IA/UPorto, CAUP and FCUP) , E. Esparza-Borges (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spain [IAC] oraz Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Hiszpania [IAC-ULL]) , J. V. Seidel (European Southern Observatory, Chile [ESO Chile]) , E. Palle (IAC) , S. G. Sousa (IA/UPorto), H. M. Tabernero (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Hiszpania [CSIC-INTA]), M. R. Zapatero Osorio (CSIC-INTA), S. Cristiani (INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste, Włochy [INAF Trieste]), F. Pepe (UNIGE) , R. Rebolo (IAC oraz IAC-ULL) , V. Adibekyan (IA/UPorto oraz FCUP), Y. Alibert (Physikalisches Institut, University of Bern,, Szwajcaria), S. C. C. Barros (IA/UPorto oraz FCUP), V. Bourrier (UNIGE) , P. Di Marcantonio (INAF Trieste), V. D’Odorico (INAF Trieste, Scuola Normale Superiore, Italy oraz Institute for Fundamental Physics of the Universe, Trieste, Włochy [IFPU]), D. Ehrenreich (UNIGE oraz Centre Vie dans l’Univers, Faculté des sciences de l’Université de Genève, Switzerland), P. Figueira (UNIGE oraz IA/UPorto), J. I. González Hernández (IAC oraz Universidad de La Laguna, Departamento de Astrofísica, Hiszpania), C. J. A. P. Martins (UA/UPorto oraz Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugalia), A. Mehner (ESO Chile) , G. Micela (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, Włochy), P. Molaro (INAF Trieste and IFPU), D. Mounzer (UNIGE), N. J. Nunes (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa oraz Departamento de Física, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal), A. Sozzetti (INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino, Włochy), A. Suárez Mascareño (IAC oraz IAC-ULL), oraz S. Udry (UNIGE).

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) umożliwia naukowcom z całego świata na odkrywanie tajemnic Wszechświata z korzyścią dla nas wszystkich. Projektujemy, budujemy i zarządzamy światowej klasy obserwatoriami naziemnymi – których astronomowie używają do odpowiadania na ciekawe pytania i szerzenia fascynacji astronomią – a także promujemy międzynarodową współpracę w astronomii. Ustanowione w 1962 roku jako organizacja międzynarodowa, ESO jest wspierane przez 16 krajów członkowskich (Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy), a także Chile jako kraj gospodarz, oraz Australię jako strategicznego partnera. Siedziba ESO, a także jego centrum popularyzacji nauki i planetarium (ESO Supernova) znajdują się w pobliżu Monachium w Niemczech, natomiast chilijska pustynia Atakama – niesamowite miejsce z wyjątkowymi warunkami do obserwacji nieba – jest domem dla naszych teleskopów. ESO zarządza trzema lokalizacjami obserwacyjnymi w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop) oraz dwa teleskopy do przeglądów nieba. VISTA pracuje w podczerwieni, VLT Survey Telescope w zakresie widzialnym. W Paranal ESO zarządza także południowym obserwatorium CTA (Cherenkov Telescope Array South) – największym na świecie i najbardziej czułym obserwatorium promieniowania gamma. Wspólnie z międzynarodowymi partnerami ESO zarządza także radioteleskopami APEX i ALMA, które są instrumentami do obserwacji nieba w zakresach milimetrowym i submilimetrowym. Na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, budujemy „największe oko świata na niebo”, czyli Ekstremalnie Wielki Teleskop (Extremely Large Telescope, ELT). Nasza działalność w Chile jest zarządzania z biur ESO w Santiago, gdzie współpracujemy też z chilijskimi partnerami.

Linki

• Publikacja naukowa
• Zdjęcia VLT
• Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu (ELT)
• Dla dziennikarzy: zasubskrybuj, aby otrzymywać komunikaty prasowe z embargo medialnym
• Dla naukowców: jeśli masz ciekawe odkrycie, zgłoś swoje badania

Kontakt

Tomás Azevedo Silva
Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Porto, Portugal
E-mail: Tomas.Silva@astro.up.pt

Olivier Demangeon
Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Porto, Portugal
Tel.: +351 226 089 855
E-mail: olivier.demangeon@astro.up.pt

Nuno Santos
Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Porto, Portugal
E-mail: Nuno.Santos@astro.up.pt

María Rosa Zapatero Osorio
Centro de Astrobiología (CSIC-INTA)
Madrid, Spain
E-mail: mosorio@cab.inta-csic.es

Hugo Tabernero
Centro de Astrobiología (CSIC-INTA)
Madrid, Spain
E-mail: htabernero@cab.inta-csic.es

Jonay González Henández
Instituto de Astrofísica de Canarias
Tenerife, Spain
E-mail: jonay@iac.es

Alejandro Suárez Mascareño
Instituto de Astrofísica de Canarias
Tenerife, Spain
E-mail: alejandro.suarez.mascareno@iac.es

Paolo Molaro
INAF Osservatorio Astronomico di Trieste
Trieste, Italy
E-mail: paolo.molaro@inaf.it

Baptiste Lavie
University of Geneva
Geneva, Switzerland
E-mail: Baptiste.Lavie@unige.ch

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6176
E-mail: press@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych