HST studoval strukturu atmosféry exoplanety

Exoplaneta s označením HD 209458b se vůbec nepodobá obřím planetám v naší Sluneční soustavě. Obíhá tak blízko kolem své hvězdy a je tak horká, že plyny z její atmosféry unikají do kosmického prostoru, přičemž vytvářejí útvar podobný kometárnímu ohonu.

„Tato vrstva, kterou jsme mohli studovat, se nachází nad přechodovou zónou, kde teplota doslova vyletí na 15 000 K, což je teplota více než dvakrát vyšší než na povrchu Slunce,“ říká Gilda Ballester (University of Arizona in Tucson), vedoucí týmu astronomů. „Díky tomuto odhalení můžeme detailně sledovat, jak planeta ztrácí svoji atmosféru.“

Data z Hubblova kosmického dalekohledu ukazují, jak intenzivní ultrafialové záření hvězdy zahřívá plyn v horních vrstvách atmosféry exoplanety, čímž se vytváří koma, která se „nafukuje“ jako balón. Plyn je tak horký, že proudí velmi vysokou rychlostí a uniká z přitažlivosti planety v množství asi 10 000 tun za sekundu, což třikrát převyšuje množství vody, které se valí Niagarskými vodopády. Planeta HD 209458b se však nevypaří příliš brzy – astronomové odhadují její životnost na více než 5 miliard let.

Tato vyprahlá planeta je velmi nafouklou verzí Jupitera. Termínem „horký Jupiter“ jsou nazývány planety, obíhající velice blízko své mateřské hvězdy. Jupiter by mohl vypadat podobně jako exoplaneta HD 209458b, pokud by se nacházel mnohem blíže ke Slunci.

Studovaná planeta vykoná jeden oběh kolem svého „slunce“ jednou za 3,5 pozemského dne! Obíhá ve vzdálenosti 7,56 miliónu km, což je 20krát blíže, než je vzdálenost Země od Slunce. Pro srovnání – planeta Merkur, obíhající nejblíže, je od Slunce 7krát dále než HD 209458b od své mateřské hvězdy. Na rozdíl od exoplanety je však Merkur kamennou planetou s železným jádrem uvnitř.

„Tato extrémní atmosféra planety může poskytnout pohled do atmosfér jiných horkých Jupiterů,“ doplňuje Gilda Ballester.

Třebaže exoplaneta HD 209458b nemá dvojníka v naší Sluneční soustavě, v jiných planetárních soustavách jsou takové planety velmi četné. Asi 10 až 15 % z více než 200 známých exoplanet patří právě do kategorie horkých Jupiterů. Nedávný průzkum pomocí Hubblova kosmického dalekohledu vedl k objevu dalších 16 kandidátů v centrálních oblastech Galaxie, což naznačuje, že v naší Galaxii mohou být ukryty miliardy takovýchto obřích planet.

HD 209458b je velmi intenzivně studovanou exoplanetou, protože patří mezi několik málo známých planet, které mohou přecházet před mateřskou hvězdou (úkaz je označován jako tranzit – přechod), čímž dojde k nepatrnému zeslabení jasnosti hvězdy. Ve skutečnosti se jedná o první obří exoplanetu, objevenou na základě přechodu přes kotouček mateřské hvězdy. Hvězda HD 209458 se nachází v souhvězdí Pegasa a od Země je vzdálená 150 světelných let.

Přechod planety přes hvězdu využili astronomové k analýze struktury a chemického složení atmosféry tohoto plynného obra na základě rozboru světla, procházejícího atmosférou exoplanety. Předcházející pozorování pomocí HST odhalila přítomnost kyslíku, uhlíku a sodíku v atmosféře planety, stejně tak obrovskou vodíkovou horní vrstvu atmosféry, podobnou kometárnímu ohonu. Tyto výzkumy poskytly první možnost určení chemického složení atmosféry planety mimo Sluneční soustavu.

Jak tedy vypadá exoplaneta HD 209458 podle současných poznatků? Hmotnost planety byla určena na 0,7 hmotnosti Jupitera, avšak její průměr je větší – na základě průběhu světelné křivky zakrývané hvězdy byl vypočítán na 1,54 průměru planety Jupiter (tj. 220 195 km). Z těchto parametrů byla vypočítána průměrná hustota planety 0,23 g/cm³ (tj. nižší než hustota planety Saturn). Spodní vrstvy atmosféry planety, v níž se mohou vyskytovat oblaka, má teplotu 1000 až 1200 K. Střední vrstvu pak zřejmě představuje zjištěný plynný sodík. Tuto část atmosféry odděluje od vrchní vrstvy tzv. přechodová zóna s teplotou 5500 K (přibližně jako na povrchu Slunce). Rozsáhlá vnější atmosféra s teplotou 10 000 až 15 000 K, unikající do mezihvězdného prostoru, obsahuje především vodík a uhlík.

Tato nová studie byla vytvořena na základě analýzy archivních dat, která získal v roce 2003 Hubblův kosmický dalekohled.

Zdroj: hubblesite.org
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí