Chybějící voda v atmosféře vzdálené exoplanety

„Očekávali jsme, že objevíme molekuly tak obyčejných látek, jako je voda, metan nebo oxid uhličitý,“ vysvětluje Carl Grillmair. „Nezjistili jsme však přítomnost ani jedné z uvedených složek. Spektrum bylo ploché, žádné čáry uvedených molekul, jež bychom mohli detekovat.“

Exoplaneta, kterou studoval David Charbonneau se svými spolupracovníky, je známa jako HD 189733b. Obíhá kolem hvězdy, která je o něco chladnější než Slunce, rovněž její hmotnost nedosahuje hmotnosti našeho Slunce. Nachází se ve vzdálenosti 60 světelných let od Země v souhvězdí Lišky (Vulpecula). Jedná se o nejbližší známou exoplanetu, která při pohledu ze Země přechází přes kotouček mateřské hvězdy, čímž zeslabuje její světlo.

Exoplaneta HD 189733b je typem planety, označované termínem „horký Jupiter“. Obíhá velice blízko své hvězdy jednou dokola za 2,2 dne. Její hmotnost a průměr poněkud překračují parametry planety Jupiter. Ve vzdálenosti pouhých 3 miliónů km od hvězdy je povrch exoplanety intenzivně zahříván na vysokou teplotu 930 °C.

HD 189733b byla vybrána k detailnímu studiu, neboť periodicky přechází před kotoučkem hvězdy nebo se naopak za ním schovává. Když putuje před hvězdou, zakrývá část kotoučku hvězdy. Tím blokuje určité množství světla, vyzařovaného hvězdou a brání mu dosáhnout Země. Jasnost hvězdy nepatrně poklesne. S trochou nadsázky můžeme tento jev označit jako „částečné zatmění hvězdy“. Obdobně celková jasnost soustavy nepatrně poklesne v případě, že se planeta schová za kotoučkem hvězdy. Získáme-li společné spektrum hvězdy a planety, od kterého „odečteme“ spektrum samotné hvězdy v době, kdy je planeta schována za hvězdou, získáme tak nepřímo spektrum samotné exoplanety (což jiným způsobem zatím nelze udělat).

Astronomové studovali hvězdu HD 198733b pomocí kosmického dalekohledu Spitzer Space Telescope, který je schopen detekovat infračervené záření kosmických objektů. Když světlo rozložíme na spektrum podobné duze, určité atomy nebo molekuly v něm mohou zanechat své „otisky prstů“. Tyto spektrální čáry dovedou astronomové přiřadit atomům a molekulám, které je ve spektru zanechaly, podobně jako je policie schopná ze známých otisků prstů usvědčit pachatele, který je na daném místě zanechal.

Teoretické výpočty, provedené různými skupinami astronomů, jednomyslně předpovídaly, že by mohlo být v atmosférách exoplanet s největší pravděpodobností objeveno velké množství vody na základě spektrální analýzy. Bohužel, spektrální čáry vody ve spektru planety HD 198733b zcela chybí. Astronomové dále očekávali stopy metanu, ty však rovněž schází. „Tyto nejzákladnější poznatky, které jsme předpokládali, se ukázaly zcela chybné,“ dodává Grillmair.

Zmiňované molekuly by měly být velmi hojné v atmosférách exoplanet, obíhajících kolem Slunci podobných hvězd, jako je tomu v naší Sluneční soustavě. Astronomové uvažují o tom, že něco tyto molekuly před našimi zraky ukrývá.

Vodítkem může být spektrum druhé podobné exoplanety s označením HD 209458b, která krouží kolem odlišné hvězdy v souhvězdí Pegasa, nacházející se ve vzdálenosti 153 světelné roky. Již dříve astronomové zjistili v atmosféře této exoplanety přítomnost vodíku, kyslíku, uhlíku a sodíku. Její spektrum, které v infračerveném oboru získala skupina astronomů, jejímž vedoucím je Jeremy Richardson (NASA's Goddard Space Flight Center), se vyznačuje mj. stopami silikátů, tj. molekul obsahujících křemík a kyslík. Z takovýchto molekul se formují kamenné planety jako je Země, avšak na horkých planetách, zkoumaných pomocí kosmické observatoře Spitzer, silikáty existují jako nepatrná zrníčka prachu, která mohou vytvářet oblaka.

„Myslíme si, že obě planety mohou být zahaleny do tmavého silikátového oblaku,“ říká David Charbonneau. „Tyto planety jsou tmavší než kterákoliv planeta v naší Sluneční soustavě.“ Jedním z možných vysvětlení záhady chybějící vody a metanu v atmosférách studovaných exoplanet může být fakt, že se ukrývají pod silikátovými oblaky, které obklopují planety ve vyšších vrstvách.

Nejlepší cestou k vyřešení této záhady je výzkum dalších exoplanet typu „horkého Jupiteru“ za účelem zjištění, zda jejich atmosféry vykazují podobné znaky. Astronomové budou i nadále detailně studovat exoplanety HD 189733b a HD 209458b.

Zdroj: cfa.harvard
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí