Polowanie na egzoplanety przyniosło wiele fascynujących studiów przypadków. Na przykład w badaniach ujawniono wiele „gorących Jowiszy”, gazowych gigantów, które są podobne do wielkości Jowisza, ale krążą bardzo blisko swoich słońc. Ten szczególny rodzaj egzoplanety wzbudził zainteresowanie astronomów, głównie dlatego, że ich istnienie stanowi wyzwanie dla konwencjonalnego myślenia o tym, gdzie mogą istnieć gazowe olbrzymy w układzie gwiezdnym.
Dlatego międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) wykorzystał Bardzo Duży Teleskop (VLT), aby lepiej przyjrzeć się WASP-19b, Hot Jowiszowi znajdującemu się 815 lat świetlnych od Ziemi. W trakcie tych obserwacji zauważyli, że atmosfera planety zawierała ślady tlenku tytanu, dzięki czemu po raz pierwszy związek ten został wykryty w atmosferze gazowego giganta.
Badanie, które opisuje ich odkrycia, zatytułowane „Wykrywanie tlenku tytanu w atmosferze gorącego Jowisza”, niedawno ukazało się w czasopiśmie naukowym Natura.Kierowany przez Elyara Sedaghatiego - niedawnego absolwenta Politechniki Berlińskiej i członka Europejskiego Obserwatorium Południowego - zespół wykorzystał dane zebrane przez macierz VLT w ciągu roku do badania WASP-19b.
Jak wszystkie Gorące Jowisze, WASP-19b ma mniej więcej taką samą masę jak Jowisz i krąży bardzo blisko Słońca. W rzeczywistości okres jego obiegu jest tak krótki - zaledwie 19 godzin - że szacuje się, że temperatury w jego atmosferze sięgają nawet 2273 K (2000 ° C; 3632 ° F). To ponad cztery razy więcej niż Wenus, gdzie temperatury są wystarczająco wysokie, aby stopić ołów! W rzeczywistości temperatury na WASP-19b są wystarczająco wysokie, aby stopić minerały krzemianowe i platynę!
Badanie polegało na urządzeniu FOcal Reducer / Low Dispersion Spectrograph 2 (FORS2) na VLT, wielomodowym urządzeniu optycznym zdolnym do przeprowadzania obrazowania, spektroskopii i badania światła spolaryzowanego (polarymetrii). Korzystając z FORS2, zespół obserwujący planetę przechodzącą przed swoją gwiazdą (aka. Wykonał tranzyt), która ujawniła cenne widma ze swojej atmosfery.
Po dokładnej analizie światła przechodzącego przez mgliste chmury zespół był zaskoczony, gdy znalazł śladowe ilości tlenku tytanu (a także sodu i wody). Jak Elyar Sedaghati, który spędził 2 lata jako student ESO, pracując nad tym projektem, powiedział o odkryciu w komunikacie prasowym ES:
“Wykrywanie takich cząsteczek nie jest jednak łatwym zadaniem. Potrzebujemy nie tylko danych o wyjątkowej jakości, ale także musimy przeprowadzić wyrafinowaną analizę. Aby wyciągnąć nasze wnioski, zastosowaliśmy algorytm, który bada wiele milionów widm obejmujących szeroki zakres składu chemicznego, temperatur oraz właściwości chmur i zamglenia.”
Tlenek tytanu jest bardzo rzadkim związkiem, o którym wiadomo, że istnieje w atmosferach chłodnych gwiazd. W małych ilościach działa jako pochłaniacz ciepła, a zatem prawdopodobnie będzie częściowo odpowiedzialny za działanie WASP-19b w tak wysokich temperaturach. W wystarczająco dużych ilościach może zapobiegać przedostawaniu się ciepła do atmosfery lub uciekaniu z niej, powodując tak zwaną inwersję termiczną.
Jest to zjawisko, w którym temperatury są wyższe w górnej atmosferze i niżej. Na Ziemi ozon odgrywa podobną rolę, powodując odwrócenie temperatur w stratosferze. Ale w przypadku gazowych gigantów jest to przeciwieństwo tego, co zwykle się dzieje. Podczas gdy Jowisz, Saturn, Uran i Neptun doświadczają niższych temperatur w swoich górnych atmosferach, temperatury są znacznie gorętsze bliżej rdzenia ze względu na wzrost ciśnienia.
Zespół uważa, że obecność tego związku może mieć znaczący wpływ na temperaturę, strukturę i cyrkulację atmosfery. Co więcej, fakt, że zespół był w stanie wykryć ten związek (pierwszy dla badaczy egzoplanet), wskazuje, w jaki sposób badania egzoplanet osiągają nowy poziom szczegółowości. Wszystko to może mieć głęboki wpływ na przyszłe badania atmosfery egzoplanetowej.
Badanie nie byłoby również możliwe, gdyby nie instrument FORS2, który został dodany do tablicy VLT w ostatnich latach. Jak zauważył Henri Boffin, naukowiec instrumentów, który kierował projektem odnowienia:
“To ważne odkrycie jest wynikiem odnowienia instrumentu FORS2, który został wykonany właśnie w tym celu. Od tego czasu FORS2 stał się najlepszym narzędziem do wykonywania tego rodzaju badań od podstaw.”
Patrząc w przyszłość, jasne jest, że wykrycie tlenków metali i innych podobnych substancji w atmosferach egzoplanet pozwoli również na stworzenie lepszych modeli atmosferycznych. Mając to w ręku, astronomowie będą w stanie przeprowadzić znacznie bardziej szczegółowe i dokładne badania atmosfery egzoplanetowej, co pozwoli im z większą pewnością ocenić, czy któreś z nich nadaje się do zamieszkania.
Więc chociaż ta najnowsza planeta nie ma szans na utrzymanie życia - powinieneś znaleźć kostki lodu na pustyni Gobi! - jego odkrycie może pomóc w wyznaczeniu drogi w kierunku egzoplanet mieszkalnych w przyszłości. Krok bliżej do znalezienia świata, który mógłby wesprzeć życie, a może nawet nieuchwytną Ziemię 2.0!
