V atmosféře exoplanety byl objeven dosud nejtěžší chemický prvek

Tisková zpráva Evropské jižní observatoře (ESO2213, 13. října 2022)

„Záhadou je, proč se tak těžký chemický prvek nachází v horních vrstvách atmosfér těchto planet,“ říká Tomás Azevedo Silva (PhD student, University of Porto; Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço; Portugalsko), hlavní autor studie publikované ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

WASP-76 b a WASP-121 b nejsou – v měřítkách Sluneční soustavy – obyčejné planety. Jedná se o objekty, které bychom mohli popsat jako ‚extrémně horký Jupiter‘ (ultra-hot Jupiter) – svojí velikostí jsou srovnatelné s planetou Jupiter, ale mají mimořádně vysokou povrchovou teplotu přesahující 1000 °C. Příčinou je malá vzdálenost od mateřské hvězdy, což také znamená, že perioda oběhu je v obou případech jen několik dní. Díky tomu mají planety neobvyklé vlastnosti – u WASP-76 b vědci například předpokládají, že v její atmosféře prší železo.  

Přesto byli vědci překvapeni, že v horních vrstvách obou planet WASP-76 b i WASP-121 b nalezli baryum, které je dokonce 2,5krát těžší než železo. „Vzhledem k silné gravitaci obou planet bychom očekávali, že těžké prvky, jako je baryum, rychle klesnou do nižších vrstev atmosféry,“ vysvětluje spoluautor práce Olivier Demangeon (University of Porto; Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço; Portugalsko).

„Byl to v mnoha ohledech náhodný objev,“ popisuje Azevedo Silva. „Neočekávali jsme baryum a ani jsme ho cíleně nehledali. Museli jsme proto pečlivě zkontrolovat, jestli signál skutečně přichází z planet, protože baryum dosud nebylo u žádné exoplanety pozorováno.“

Fakt, že baryum bylo detekováno v atmosférách obou těchto mimořádné horkých těles naznačuje, že tato kategorie exoplanet by mohla být ještě zajímavější, než se doposud myslelo. I když občas můžeme známky barya pozorovat i na obloze planety Země – v podobě jasně zelené barvy ohňostrojů – je pro vědce otázkou, jaký přírodní proces by mohl způsobit, že se tento těžký chemický prvek dostal do tak velké výšky v případě těchto extrasolárních planet. „V tomto okamžiku si nejsme jistí, jaký mechanizmus to způsobuje,“ přiznává Olivier Demangeon.  

Při studiu exoplanetárních atmosfér jsou tyto extrémně horké planety mimořádně užitečné. „Jelikož se jedná o horká plynná tělesa, jsou jejich atmosféry velmi rozsáhlé. Proto se snadněji pozorují a zkoumají ve srovnání s atmosférami malých chladných planet,“ vysvětluje Olivier Demangeon.

Určení složení exoplanetární atmosféry vyžaduje specializované vybavení. K analýze světla, které bylo přefiltrováno atmosférami planet WASP-76 b a WASP-121 b, vědci použili přístroj ESPRESSO pracující ve spojení s dalekohledem ESO/VLT (Very Large Telescope). Díky tomu bylo možné v atmosférách spolehlivě detekovat několik různých chemických prvků, včetně barya.

Tyto nové výsledky ukazují, že jsme dosud zahlédli pouze odlesk toho, jaká tajemství exoplanety ve skutečnosti skrývají. S pomocí budoucích přístrojů, jakým bude například ešeletový spektrograf s vysokou disperzí ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph), který se stane jedním z přístrojů pro budovaný velký dalekohled ESO/ELT (Extremely Large Telescope), budou astronomové schopni zkoumat atmosféry malých i velkých exoplanet, včetně kamenných těles podobných Zemi, a to vše v mnohem větších detailech, aby mohli získat poznatky o skutečné povaze těchto podivných světů.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku „Detection of Barium in the atmospheres of ultra-hot gas giants WASP-76b & WASP-121b“, který byl zveřejněn v časopise Astronomy & Astrophysics (doi: 10.1051/0004-6361/202244489).

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

Evropská jižní observatoř (ESO) umožňuje vědcům z celého světa objevovat tajemství vesmíru ku prospěchu všech. Navrhujeme, stavíme a provozujeme pozemní observatoře světové úrovně, které astronomové využívají k řešení vzrušujících otázek a šíření fascinace astronomií. Podporujeme mezinárodní spolupráci v astronomii. ESO byla založena jako mezivládní organizace v roce 1962 a dnes ji tvoří 16 členských států – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojice strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálie. Ústředí ESO, návštěvnické centrum a planetárium ESO Supernova se nachází v blízkosti Mnichova v Německu, zatímco chilská poušť Atacama, úžasné místo s jedinečnými podmínkami pro pozorování oblohy, hostí naše dalekohledy. ESO provozuje tři observatoře: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na hoře Paranal jsou to dalekohled VLT (Very Large Telescope) a interferometr VLTI (Very Large Telescope Interferometer), stejně jako dva přehlídkové teleskopy – VISTA pracující v infračervené oblasti a VST (VLT Survey Telescope) pro viditelné světlo. Na Observatoři Paranal bude ESO také hostit a provozovat pole teleskopů CTAS (Cherenkov Telesope Array South) pro detekci Čerenkovova záření v atmosféře – největší a nejcitlivější observatoř gama záření na světě. Společně s mezinárodními partnery provozuje ESO teleskopy pro milimetrovou a submilimetrovou oblast APEX a ALMA pracující na planině Chajnantor. Na hoře Cerro Armazones poblíž Paranalu stavíme nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled, Extremly Large Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“. Z kanceláří v Santiagu řídíme naši činnost v Chile a spolupráci s místními partnery a veřejností.

Odkazy

    vědecký článek
    snímky dalekohledu VLT
    více o dalekohledu ESO/ELT (Extremely Large Telescope)
    pro novináře: tiskové zprávy pod embargem ve vašem jazyce (REGISTRACE)
    pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Petr Kabáth; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Email: j.srba@seznam.cz

Tomás Azevedo Silva; Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto; Porto, Portugal; Email: 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; Email: olivier.demangeon@astro.up.pt

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

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

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

Jonay González Henández; Instituto de Astrofísica de Canarias; Tenerife, Spain; Email: jonay@iac.es

Alejandro Suárez Mascareño; Instituto de Astrofísica de Canarias; Tenerife, Spain; Email: alejandro.suarez.mascareno@iac.es

Paolo Molaro; INAF Osservatorio Astronomico di Trieste; Trieste, Italy; Email: paolo.molaro@inaf.it

Baptiste Lavie; University of Geneva; Geneva, Switzerland; Email: Baptiste.Lavie@unige.ch

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

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO2213 - 13. října 2022