Naukowcy skatalogowali jak dotąd prawie 2000 planet krążących wokół gwiazd innych niż Słońce. Choć większość z tych planet stanowią gazowe, nieprzyjazne dla życia olbrzymy, co raz lepsze techniki i sondy obserwacyjne pozwalają odkrywać co raz mniejsze planety. Można założyć, że zbliża się dzień ogłoszenia odkrycia planety bliźniaczo podobnej do Ziemi krążącej wokół odległej gwiazdy.
Sam rozmiar jeszcze nie świadczy o planecie. Mimo tego, że Ziemia i Wenus mają niemal identyczny rozmiar, to na powierzchni Wenus temperatura sięga ponad 400 stopni Celsjusza. Astronomowie muszą zbierać informacje o atmosferach planet pozasłonecznych np. obserwując jak atmosfera planety rozprasza i pochłania światło swojej gwiazdy macierzystej. Jednak te informacje nie zawsze da się wykorzystać - tak jak w przypadku egzoplanety GJ1214b.
"Gdy egzoplaneta przechodzi na tle tarczy swojej gwiazdy macierzystej, promieniowanie może być pochłonięte na pewnych długościach fali przez cząsteczki znajdujące się w atmosferze," mówi Benjamin Charnay, naukowiec z University of Washington. "Jednak w przypadku tej planety, gdy astronomowie zwrócili w jej stronę Kosmiczny Teleskop Hubble'a nie zauważyli żadnej zmiany długości fali."
To "płaskie widmo" GJ1214b wskazywało, że coś w górnej warstwie atmosfery planety blokowało światło i nie pozwalało naukowcom poznać składu jej atmosfery. Charnay postanowił stworzyć model atmosfery dla tej planety w oparciu o jej temperaturę i skład. W trakcie prac opisanych w nowym artykule opublikowanym w Astrophysical Journal Letters, Charnayowi i jego współpracownikom udało się po raz pierwszy stworzyć symulację trójwymiarowych, egzotycznych chmur w atmosferze innej planety.
"To istotny krok w opisywaniu planet pozasłonecznych," powiedział Charnay.
GJ1214b to jeden z pierwszych odkrytych "mini-Neptunów", których rozmiar sytuuje je między Ziemią a Neptunem. To najmniejsze egzoplanety, które można badać wykorzystując współczesną technologię, a GJ1214b znajduje się w idealnej lokalizacji.
"Większość odkrytych mini-Neptunów znajduje się przy gwiazdach odległych od nas 100 do 1000 lat świetlnych," powiedział Charnay. "GJ1214b znajduje się stosunkowo blisko Ziemi - w odległości zaledwie 42 lat świetlnych - i okrąża swoją gwiazdę w zaledwie 1,6 dnia."
Krótki okres orbitalny umożliwił naukowcom zapisanie płaskiego widma egzoplanety i wyeliminowanie atmosfery składającej się z samego wodoru, wody, dwutlenku węgla czy metanu. Wręcz przeciwnie, coś w wysokich warstwach atmosfery blokowało światło, które nie było w stanie przeniknąć głębiej.
"Może być tak, że są to wysokie chmury w atmosferze lub organiczna poświata - jaką obserwujemy chociażby na Tytanie," mówi Charnay.
Temperatura atmosfery przekracza temperaturę wrzenia wody. W związku z tym, jeżeli nad GJ1214b unoszą się chmury, składają się najprawdopodobniej z soli. Jednak takie chmury powinny powstawać głęboko w atmosferze, dużo niżej niż są obserwowane. Charnay stworzył model w którym chmury powstają w niższych warstwach atmosfery, a następnie unoszą się przechodząc w jej wyższe warstwy.
Aby tego dokonać Charnay wykorzystał model klimatu stworzony przez jego poprzednią grupę badawczą z Paryża. Model ten wcześniej wykorzystywano do badania Tytana i wczesnej Ziemi. Teraz zaadaptowano go dla GJ1214b.
Charnay uruchomił swój trójwymiarowy model chmur na superkomputerze Hyak na University of Washington. Według modelu w atmosferze GJ1214b mogą powstawać chmury soli, które następnie stopniowo unoszą się do wyższych warstw atmosfery, gdzie mogą przyczyniać się do płaskiego widma planety wykrytego przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a.
Teraz Charnay chciałby stworzyć model innego możliwego wytłumaczenia dla płaskiego widma egzoplanety: fotochemicznej poświaty, która widoczna jest chociażby na Tytanie skrywając jego powierzchnię w pomarańczowej mgle.
Aby dowiedzieć się, która z tych teorii faktycznie odpowiada za płaskie widmo GJ1214b, Charnay musi poczekać na rozpoczęcie obserwacji Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba.
Więcej informacji:
Źródło: ApJL / University of Washington
Sam rozmiar jeszcze nie świadczy o planecie. Mimo tego, że Ziemia i Wenus mają niemal identyczny rozmiar, to na powierzchni Wenus temperatura sięga ponad 400 stopni Celsjusza. Astronomowie muszą zbierać informacje o atmosferach planet pozasłonecznych np. obserwując jak atmosfera planety rozprasza i pochłania światło swojej gwiazdy macierzystej. Jednak te informacje nie zawsze da się wykorzystać - tak jak w przypadku egzoplanety GJ1214b.
"Gdy egzoplaneta przechodzi na tle tarczy swojej gwiazdy macierzystej, promieniowanie może być pochłonięte na pewnych długościach fali przez cząsteczki znajdujące się w atmosferze," mówi Benjamin Charnay, naukowiec z University of Washington. "Jednak w przypadku tej planety, gdy astronomowie zwrócili w jej stronę Kosmiczny Teleskop Hubble'a nie zauważyli żadnej zmiany długości fali."
To "płaskie widmo" GJ1214b wskazywało, że coś w górnej warstwie atmosfery planety blokowało światło i nie pozwalało naukowcom poznać składu jej atmosfery. Charnay postanowił stworzyć model atmosfery dla tej planety w oparciu o jej temperaturę i skład. W trakcie prac opisanych w nowym artykule opublikowanym w Astrophysical Journal Letters, Charnayowi i jego współpracownikom udało się po raz pierwszy stworzyć symulację trójwymiarowych, egzotycznych chmur w atmosferze innej planety.
"To istotny krok w opisywaniu planet pozasłonecznych," powiedział Charnay.
GJ1214b to jeden z pierwszych odkrytych "mini-Neptunów", których rozmiar sytuuje je między Ziemią a Neptunem. To najmniejsze egzoplanety, które można badać wykorzystując współczesną technologię, a GJ1214b znajduje się w idealnej lokalizacji.
"Większość odkrytych mini-Neptunów znajduje się przy gwiazdach odległych od nas 100 do 1000 lat świetlnych," powiedział Charnay. "GJ1214b znajduje się stosunkowo blisko Ziemi - w odległości zaledwie 42 lat świetlnych - i okrąża swoją gwiazdę w zaledwie 1,6 dnia."
Krótki okres orbitalny umożliwił naukowcom zapisanie płaskiego widma egzoplanety i wyeliminowanie atmosfery składającej się z samego wodoru, wody, dwutlenku węgla czy metanu. Wręcz przeciwnie, coś w wysokich warstwach atmosfery blokowało światło, które nie było w stanie przeniknąć głębiej.
"Może być tak, że są to wysokie chmury w atmosferze lub organiczna poświata - jaką obserwujemy chociażby na Tytanie," mówi Charnay.
Temperatura atmosfery przekracza temperaturę wrzenia wody. W związku z tym, jeżeli nad GJ1214b unoszą się chmury, składają się najprawdopodobniej z soli. Jednak takie chmury powinny powstawać głęboko w atmosferze, dużo niżej niż są obserwowane. Charnay stworzył model w którym chmury powstają w niższych warstwach atmosfery, a następnie unoszą się przechodząc w jej wyższe warstwy.
Aby tego dokonać Charnay wykorzystał model klimatu stworzony przez jego poprzednią grupę badawczą z Paryża. Model ten wcześniej wykorzystywano do badania Tytana i wczesnej Ziemi. Teraz zaadaptowano go dla GJ1214b.
Charnay uruchomił swój trójwymiarowy model chmur na superkomputerze Hyak na University of Washington. Według modelu w atmosferze GJ1214b mogą powstawać chmury soli, które następnie stopniowo unoszą się do wyższych warstw atmosfery, gdzie mogą przyczyniać się do płaskiego widma planety wykrytego przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a.
Teraz Charnay chciałby stworzyć model innego możliwego wytłumaczenia dla płaskiego widma egzoplanety: fotochemicznej poświaty, która widoczna jest chociażby na Tytanie skrywając jego powierzchnię w pomarańczowej mgle.
Aby dowiedzieć się, która z tych teorii faktycznie odpowiada za płaskie widmo GJ1214b, Charnay musi poczekać na rozpoczęcie obserwacji Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba.
Więcej informacji:
Źródło: ApJL / University of Washington
