Hledání planet mimo naši sluneční soustavu během posledních několika desetiletí nesmírně vzrostlo. K datu, 4 521 extrasolárních planet byly potvrzeny ve 3 353 systémech, přičemž dalších 7 761 kandidátů čeká na potvrzení. S tolika vzdálenými světy dostupnými pro studium (a vylepšenými přístroji a metodami) se proces studií exoplanet pomalu odkláněl od objevů k charakterizaci.
Například tým mezinárodních vědců nedávno ukázal, jak jim kombinace dat z více observatoří umožnila odhalit strukturu a složení horní atmosféry exoplanety. Dotyčná exoplaneta je WASP-127b , „horký Saturn“, který obíhá kolem hvězdy podobné Slunci, která se nachází asi 525 světelných let daleko. Tato zjištění ukazují, jak budou astronomové charakterizovat atmosféry exoplanet a určit, zda přispívají k životu, jak jej známe.
Výzkumný dokument, který popisuje jejich zjištění, se objevil ve vydání z prosince 2020 Astronomie a astrofyzika . To bylo také předmětem prezentace, která proběhla v nedávné době Europlanet Science Congress (EPSC) 2021 , virtuální konference od 13. záříčtdo 24čt, 2021. Během prezentace hlavní autor Dr. Romaine Allart ukázal, jak kombinace dat z vesmírných a pozemních dalekohledů detekovala mraky v horní atmosféře WASP-127b a měřila jejich výšky s bezprecedentní přesností.
Některé prvky činí WASP-127b jedinečným ve srovnání s planetami naší sluneční soustavy. Kredity: David Ehrenreich/Université de Genève, Romain Allart/Université de Montréal.
Stejně jako mnoho dosud objevených exoplanet je WASP-127b plynný obr, který obíhá velmi blízko své mateřské hvězdy a má velmi krátkou oběžnou dobu – jeden oběh trvá méně než čtyři dny. Planeta je také stará 10 miliard let, což je více než dvakrát déle, než byla Země (neboli „náš“ Saturn). Díky své blízké oběžné dráze dostává WASP-127b 600krát více záření než Země a zažívá atmosférické teploty až 1 100°C (2012°F).
V důsledku toho se atmosféra planety rozšířila (neboli nafoukla) do té míry, že je 1,3krát větší než Jupiter, ale mnohem méně hustá. Ve skutečnosti je WASP-127b jednou z nejméně hustých (nebo „nejchlupatějších“) exoplanet, které byly dosud objeveny. Díky tomu je WASP-127b ideálním kandidátem pro výzkumníky pracující na charakterizaci atmosféry, protože rozšířená povaha načechraných exoplanet usnadňuje jejich pozorování.
S využitím dat získaných ESA/NASA Hubbleův vesmírný dalekohled (HST) a měření viditelného světla z Velmi velký dalekohled (VLT) na observatoři ESO Paranal v Chile tým pozoroval WASP-127b, když provedl dva průlety před svou hvězdou. V souladu s Tranzitní metoda (aka. Transit Photometry), tým monitoroval WASP-127 pro periodické poklesy svítivosti, které naznačovaly, že exoplaneta prolétá před hvězdou (transitující) vzhledem k pozorovacímu týmu.
Zatímco Hubble získal optická data, která potvrdila tranzity, VLT Echelle spektrograf pro skalnaté exoplanety a stabilní spektroskopické pozorování (ESPRESSO) získal spektra ze světla procházejícího horní atmosférou WASP-127b. Dr. Allart, Trottier Postdoctoral Researcher na Ústav pro výzkum exoplanet (iREX) na Université de Montreal, vedl studii.
Velmi velký dalekohled v Chile vystřelující laser ze svého systému adaptivní optiky. Kredit: ESO
Kombinovaná data umožnila výzkumníkům vysledovat výšku mraků k vrstvě atmosféry pohybující se rychlostí asi 13,5 až 17 km/s (48 600 km/h; 61 200 mph). Dále odhadli, že výška oblačnosti odpovídá rozsahu atmosférického tlaku mezi 0,3 a 0,5 milibaru. Nakonec detekovali známky slabého atomového sodíku v atmosféře, i když nebyly žádné známky jiných atomárních druhů nebo vody. Jak nedávno vysvětlil Společnost Europlanet tvrzení:
'Nejprve, jak bylo zjištěno dříve na tomto typu planety, jsme detekovali přítomnost sodíku, ale v mnohem nižší výšce, než jsme očekávali.' Za druhé, v infračerveném pásmu byly silné signály vodní páry, ale na viditelných vlnových délkách žádné. To znamená, že vodní pára na nižších úrovních je stíněna mraky, které jsou neprůhledné na viditelných vlnových délkách, ale průhledné v infračervené oblasti.
'Zatím neznáme složení mraků, kromě toho, že se neskládají z kapiček vody jako na Zemi. Jsme také zmateni tím, proč se sodík nachází na neočekávaném místě na této planetě. Budoucí studie nám pomohou porozumět nejen struktuře atmosféry, ale také WASP-127b, která se ukazuje jako fascinující místo.
Pozorování ESPRESSO týmu také ukázala, že WASP-127b má retrográdní dráhu, což znamená, že obíhá v opačném směru rotace své hvězdy a že obíhá v jiné rovině, než je rovníková hvězda. 'Takové zarovnání je neočekávané pro horký Saturn ve starém hvězdném systému a může být způsobeno neznámým společníkem,' řekl Allart. 'Všechny tyto jedinečné vlastnosti dělají z WASP-127b planetu, která bude v budoucnu velmi intenzivně studována.'
TOI 1338 b je cirkumbinární planeta obíhající kolem svých dvou hvězd. Byl objeven TESS. Poděkování: Goddard Space Flight Center NASA/Chris Smith
Patří mezi ně vesmírné observatoře, jako je např Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) a Římský státní dalekohled Nancy Grace (RST). Pak tam jsou pozemní observatoře jako ESO Extrémně velký dalekohled (ELT), Obří Magellanův dalekohled (GMT) a Třicetimetrový dalekohled (TMT). Díky kombinaci pokročilého zobrazování, koronografy , a/nebo adaptivní optika, tato zařízení umožní astronomům provádět podrobné studie atmosfér exoplanet.
Stejně důležitá je skutečnost, že tyto studie budou zahrnovat kamenné planety, které obíhají s obyvatelnými zónami (HZ) svých hvězd, nejen plynné obry s velmi vzdálenými nebo velmi blízkými drahami (jak tomu bylo v tomto případě). Protože se očekává, že tito kandidáti „podobní Zemi“ budou nejpravděpodobnějšími kandidáty na obyvatelnost, astrobiologové předpokládají, že nebude dlouho trvat, než najdou důkazy o mimozemském životě!
Zatímco výsledky těchto studií jsou poněkud omezené, důsledky výzkumu týmu jsou něco jiného. Kromě toho, že demonstruje efektivitu kombinování dat z více observatoří, také ukazuje, jak se astronomové přibližují k bodu, kdy mohou plně charakterizovat atmosféru exoplanety. Se zavedením observatoří nové generace v blízké budoucnosti budou tyto schopnosti mnohem větší.
Další čtení: Europlaneta , Astronomie a astrofyzika
