Úvodní strana  >  Články  >  Exoplanety  >  Dalekohled JWST nakoukl do atmosféry jedné z běžných, ale přesto záhadných exoplanet

Dalekohled JWST nakoukl do atmosféry jedné z běžných, ale přesto záhadných exoplanet

Vizualizace možné podoby horkého sub-Neptuna TOI-421 b.
Autor: NASA, ESA, CSA, Dani Player (STScI)

Vědci pozorovali pomocí Webbova teleskopu atmosféru horké exoplanety hmotnosti Neptuna TOI-421 b a oznámili, že se v ní nenachází oblaka, nebo závoj. Detekovali zde vodu a oxidy síry a uhlíku, ale chyběl oxid uhličitý nebo metan. Podařilo se tak upřesnit naši představu o atmosférách těchto zřejmě běžných planet, které jsou velmi blízko svým hvězdám, hmotné asi jako náš Neptun, ale mají menší poloměr než tato planeta.

Vesmírný dalekohled Jamese Webba je nejvýkonnější dalekohled pracující v infračerveném oboru daleko za dráhou Měsíce, kde obíhá kolem libračního centra L2 soustavy Země, Slunce. Jeden z jeho hlavních úkolů je studium atmosfér exoplanet. Toto je možné díky tomu, že světlo mateřské hvězdy projde atmosférou exoplanety a ta pozmění její spektrum. Díky tomu jsme schopni poměrně přesně prozkoumat, z jakých plynů se atmosféra skládá.

Zkoumaná exoplaneta s označením TOI-421 b je horký sub-Neptun. Svou hvězdu TOI-421 obíhá blíže než náš Merkur a teplota v její atmosféře tak přesahuje 700 °C. Vědci se domnívají, že ačkoli se podobná planeta v naší Sluneční soustavě nenachází, jinde jsou tyto planety běžné. Jejich hmotnost je větší, než je hmotnost Země, blíží se hmotností Neptunu (17 hmotností Země), ale jejich poloměr je menší, než má Neptun, proto se označují jako sub-Neptuny. Díky blízkosti ke své mateřské hvězdě jsou velmi horké.

Dříve se neočekávalo, že takové planety existují a už vůbec ne, že jich je poměrně mnoho. Teprve objevy hledače exoplanet, dalekohledu Kepler, vnesly úplně nový pohled na jiné planetární systémy. Vědci pozorováním planet tohoto typu zkouší pochopit, jak se tyto planety formují a proč podobnou v našem systému nemáme.

Mohlo by se zdát, že je snadné tyto planety pozorovat v infračerveném oboru, protože jsou poměrně velké a horké, ale vtip je v tom, že ještě mnohem snazší bylo doposud pozorování tzv. horkých Jupiterů, které jsou ještě výraznější. Teprve díky dalekohledu Jamese Webba můžeme poodhalit záhadu těchto exoplanet.

Před pozorováním pomocí nového kosmického teleskopu jsme o těchto planetách věděli, že jejich transmisní spektrum (spektrum hvězdy pozorované průchodem skrz atmosféru exoplanety) je nevýrazné, ploché. Žádné výrazné „otisky prstů“, tedy stopy prvků v jejich atmosféře, se nenašly. Vědci se proto domnívali, že tyto planety typu sub-Neptun jsou zahaleny oblačností nebo závojem mlhy.

Transmisní spektrum exoplanety TOI-421 b, horkého sub-Neptuna pomocí NIRISS Single Object Slitless Spectroscopy, NIRSpec Bright Object Time-Series Spectroscopy. Graph zobrazuje množství blokovaného záření na ose y podle vlnové délky na ose x. Autor: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)
Transmisní spektrum exoplanety TOI-421 b, horkého sub-Neptuna pomocí NIRISS Single Object Slitless Spectroscopy, NIRSpec Bright Object Time-Series Spectroscopy. Graph zobrazuje množství blokovaného záření na ose y podle vlnové délky na ose x.
Autor: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)

Předpokládalo se, že pod teplotní hranicí 576 °C by mělo docházet ke složité fotochemické reakci mezi zářením hvězdy a metanem, což by způsobilo vznik oparu. U žhavějších exoplanet se však neočekávala přítomnost metanu a ani žádný opar. A atmosféra TOI-421 b přesahuje i 726 °C. To je výrazně nad prahovou hodnotou pro vznik oparu a oblak. Vědci tedy očekávali, že uvidí čistou atmosféru. A to se podařilo pomocí JWST potvrdit. Skutečně tomu tak je.

Tým vědců objevil v atmosféře planety vodní páru a také stopy oxidu uhelnatého a oxidu siřičitého. Naopak chyběly molekuly metanu a oxidu uhličitého. Z pořízených dat se dalo také odvodit, že v atmosféře TOI-421 b je velké množství vodíku.

Lehká vodíková atmosféra byla pro vědce velkým překvapením. „Nedávno jsme se zabývali myšlenkou, že těch prvních několik sub-Neptunů pozorovaných Webbem mělo atmosféru složenou z těžkých molekul, takže jsme očekávali totéž i tentokrát, ale zjistili jsme pravý opak,“ řekla hlavní výzkumnice Eliza Kemptonová z University of Maryland. To naznačuje, že TOI-421 b se mohla formovat a vyvíjet odlišně od chladnějších sub-Neptunů pozorovaných dříve.

Atmosféra s převahou vodíku je také zajímavá, protože napodobuje složení hostitelské hvězdy TOI-421 b. „Pokud byste vzali stejný plyn, který tvoří hostitelskou hvězdu, umístili ho do vrchních vrstev atmosféry této planety a ochladili na stejnou teplotu, jaká zde panuje, získali byste stejnou kombinaci plynů. Tento proces je více v souladu s obřími planetami v naší Sluneční soustavě a liší se od jiných sub-Neptunů, které byly dosud pomocí Webba pozorovány,“ řekla Kemptonová.

Kromě toho, že je TOI-421 b žhavější než jiné sub-Neptuny dříve pozorované pomocí Webbova teleskopu, obíhá kolem hvězdy podobné Slunci. Většina ostatních sub-Neptunů, které byly dosud pozorovány, obíhá kolem menších, chladnějších hvězd zvaných červení trpaslíci.

Je TOI-421 b symbolem horkých sub-Neptunů obíhajících kolem hvězd podobných Slunci, nebo je to jen tím, že svět exoplanet je velmi rozmanitý? Aby to vědci zjistili, musí pozorovat více horkých sub-Neptunů a ověřit, zda se jedná o ojedinělý případ, nebo o běžný typ. Každopádně můžeme doufat, že tím získáme lepší vhled do formování a vývoje těchto celkem běžných exoplanet.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] science.nasa.gov
[2] esawebb.org



O autorovi

Martin Gembec

Martin Gembec

Narodil se v roce 1978 v České Lípě. Od čtení knih se dostal k pozorování a fotografování oblohy. Nad fotkami pak vyprávěl o vesmíru dospělým i dětem a u toho už zůstal. Od roku 1999 vede vlastní web a o deset let později začal přispívat i na astro.cz. Nejraději fotografuje noční krajinu s objekty na obloze a komety. Od roku 2019 je vedoucím planetária v libereckém science centru iQLANDIA a má tak nadále možnost věnovat se popularizaci astronomie mezi mládeží i veřejností.

Štítky: Horký sub-Neptun, TOI-421 b


19. vesmírný týden 2025

19. vesmírný týden 2025

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 5. 5. do 11. 5. 2025. Měsíc po první čtvrti dorůstá k úplňku. Večer je nízko nad obzorem Jupiter a výše najdeme Mars procházející Jesličky. Ráno září u obzoru jasná Venuše a je zde i slabý Saturn. Aktivita Slunce je střední, ale potěší nyní největší skvrna roku 2025. Nastává maximum roje Éta Aquarid. Evropská raketa Vega-C vynesla družici Biomass pro výzkum výměny oxidu uhličitého mezi lesy a atmosférou. Raketa Atlas V vynesla první operační družice sítě Kuiper. Falcon 9 nyní dokáže vynést až 29 Starlinků V2 mini.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Simeis 147

Titul Česká astrofotografie měsíce za duben 2025 obdržel snímek „Simeis 147- Spaghetti nebula“, jehož autorem je astrofotograf Pavel Pech     „Spaghetti nebula“ – co se skrývá za tímto pojmem? Možná se nám vybaví „Spaghetti western“, jenž se stal filmovým pojmem, byť trochu

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

M13

Messier 13 alebo M13 (označovaná aj NGC 6205 a niekedy nazývaná Veľká guľová hviezdokopa v Herkulesovi, Herkulova guľová hviezdokopa alebo Veľká Herkulova hviezdokopa) je guľová hviezdokopa pozostávajúca z niekoľkých stoviek tisíc hviezd v súhvezdí Herkules. Messier 13 objavil Edmond Halley v roku 1714 a Charles Messier ho 1. júna 1764 zaradil do svojho zoznamu objektov, ktoré si nemožno mýliť s kométami; Messierov zoznam vrátane Messiera 13 sa nakoniec stal známym ako Messierov katalóg. Nachádza sa v pravej elevácii 16h 41,7m, deklinácia +36° 28'. Messier 13 je astronómami často opisovaný ako najúžasnejšia guľová hviezdokopa viditeľná pre severných pozorovateľov. M13 má priemer asi 145 svetelných rokov a skladá sa z niekoľkých stoviek tisíc hviezd, pričom odhady sa pohybujú od približne 300 000 do viac ako pol milióna. Najjasnejšou hviezdou v kope je červený obor, premenná hviezda V11, známa aj ako V1554 Herculis, so zdanlivou vizuálnou magnitúdou 11,95. M13 je od Zeme vzdialená 22 200 až 25 000 svetelných rokov a guľová hviezdokopa je jednou z viac ako stovky hviezdokôp, ktoré obiehajú okolo stredu Mliečnej cesty. Posolstvo z Areciba z roku 1974, ktoré obsahovalo zakódované informácie o ľudskej rase, DNA, atómových číslach, polohe Zeme a ďalšie informácie, bolo vyslané z rádioteleskopu observatória Arecibo smerom k Messieru 13 ako pokus o kontakt s potenciálnymi mimozemskými civilizáciami v tejto hviezdokope. M13 bola vybraná preto, lebo išlo o veľkú, relatívne blízku hviezdnu kopu, ktorá bola dostupná v čase a na mieste ceremónie. Hviezdokopa sa bude počas tranzitu pohybovať vesmírom; názory na to, či bude v čase príletu správy schopná prijať správu, sa rôznia. Vybavenie: SkyWatcher NEQ6Pro, GSO Newton astrograf 200/800, Baader Mark III. komakorektor, Touptek ATR585M, AFW-M, Touptek LRGBSHO filtre, Gemini EAF focuser, guiding TS Off-axis + PlayerOne Ceres-C. Software: NINA, Astro pixel processor, GraXpert, Pixinsight, Adobe photoshop 110x60 sec. Lights LRGB na jednotlivý kanál , master bias, 80 flats, master darks, master darkflats 28.4.2025 až 1.5.2025 Belá nad Cirochou, severovýchod Slovenska, bortle 4

Další informace »