Astronomové loni objevili obíhající pozemskou exoplanetu GJ 1132 , červený trpaslík, který se nachází pouhých 12 parseků (39 světelných let) od Země. Přestože je příliš blízko své mateřské hvězdě na to, aby byla něčím jiným než extrémně horkým, astronomy zaujalo zjištění, že se zdá, že je stále dostatečně chladná na to, aby měla atmosféru. To bylo docela vzrušující, protože to představovalo mnoho příležitostí pro výzkum.
Planeta se v podstatě zdála být „podobná Venuši“ – tedy velmi horká, ale stále má atmosféru. A co víc, byla dostatečně blízko naší sluneční soustavě, že její atmosféru bylo možné podrobně studovat. Začala však debata o tom, zda bude jeho atmosféra horká a mokrá, nebo řídká a řídká. A po roce studia tým astronomů z CfA věří, že tuto záhadu odhalili.
Kromě toho, že je z astronomického hlediska relativně blízko naší Sluneční soustavě, má exoplaneta podobná Venuši GJ 1132b také relativně krátkou oběžnou dobu kolem své hvězdy. To znamená, že příležitosti zahlédnout ji, když prochází před svou hvězdou (tj Tranzitní metoda ), vyskytují se poměrně často.
Umělcův koncept exoplanet obíhajících kolem mladé červené trpasličí hvězdy. Poděkování: NASA/JPL-Caltech
Díky tomu je vynikajícím cílem pro podrobné pozorování a studium, což astronomům zase pomůže dozvědět se více o pozemských exoplanetách, které obíhají blízko červených trpaslíků. Ale jak již bylo uvedeno, astronomové byli rozděleni v otázce atmosféry GJ 1132b.
Díky výzkumnému úsilí Laury Schaefer a jejích kolegů z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), nyní se zdá, že případ řídké atmosféry je mnohem pravděpodobnější. Je zajímavé, že to bylo potvrzeno určením, kolik kyslíku má planeta ve své atmosféře.
Kvůli jejich studii, která byla nastíněna v dokumentu schváleném k publikaci v The Astrophysical Journal – s názvem „ Předpovědi složení atmosféry GJ 1132b “ – vysvětlují, jak použili model „magma oceán-atmosféra“ k určení toho, co by se stalo s GJ 1132b v průběhu času, kdyby začal s atmosférou bohatou na vodu.
Začali s vědomím, že planeta jako GJ 1132b – která obíhá kolem své hvězdy ve vzdálenosti 2,25 milionu km (1,4 milionu mi) – bude vystavena intenzivnímu množství ultrafialového světla. To by vedlo k tomu, že by se veškerá vodní pára v atmosféře rozložila na vodík a kyslík (proces známý jako fotolýza), přičemž vodík by unikal do vesmíru a kyslík byl zadržen.
Porovnání velikosti exoplanety GJ 1132 b se Zemí, jak je uvedeno v katalogu otevřených exoplanet k 14. 11. 2015. Kredit: Open Exoplanet Catalogue/Aldaron
Zároveň zjistili, že atmosféra planety a blízkost její hvězdy by vedly k vážnému skleníkovému efektu, který by po dlouhou dobu zanechal povrch roztavený. Tento „magmatický oceán“ by pravděpodobně interagoval s atmosférou absorbováním části kyslíku. Velkou otázkou bylo, kolik bude absorbováno a kolik bude zadrženo.Došli k závěru, že magmatický oceán planety pohltí asi jednu desetinu kyslíku v atmosféře. Většina ze zbývajících 90 procent by podle jejich modelu byla ztracena ve vesmíru, zatímco kolem planety by zůstala malá rezerva. Ukázalo se, že je to velmi v souladu s dosavadními měřeními planety.
Jak Dr. Laura Schaefer vysvětlila Universe Today prostřednictvím e-mailu:
„Zjistili jsme, že planeta bude mít pravděpodobně řídkou atmosféru, a to provedením sady modelů sledujících ztrátu atmosféry a interakci s povrchovým magmatickým oceánem. Pro povolený rozsah složení (zejména množství vody) na základě aktuálního měření hmotnosti vedla téměř všechna povolená složení k řídkým atmosférám, s výjimkou velmi extrémní horní hranice rozsahu.“
Tento model magmatického oceánu a atmosféry by mohl vědcům nejen pomoci studovat pozemské exoplanety, které obíhají blízko svých mateřských hvězd, ale také pochopit, jak vznikla naše vlastní planeta Venuše. Již nějakou dobu vědci teoretizovali, že Venuše začala se značným množstvím vody na jejím povrchu, ale poté prošla významnou změnou.
Umělcova představa tří nově objevených exoplanet obíhajících kolem ultrachladné trpasličí hvězdy TRAPPIST-1. Kredit: ESO/M. Kornmesser/N. Risinger (skysurvey.org).
Předpokládá se, že se tento oceán vypařil kvůli bližší blízkosti Venuše ke Slunci, přičemž následná vodní pára spustila skleníkový efekt. Postupem času ultrafialové záření ze Slunce rozbilo molekuly vody, což vedlo k horké, prakticky bezvodé atmosféře, kterou dnes vidíme. Co se však stalo s veškerým kyslíkem, zůstalo záhadou.
'Máme také plány použít tento model v budoucnu ke studiu Venuše, která měla kdysi asi stejné množství vody jako Země, ale nyní je velmi suchá,' řekl Schaefer. 'V atmosféře Venuše zbývá velmi málo O2, takže tento model by nám pomohl pochopit, co se stalo s tím kyslíkem (zda byl ztracen ve vesmíru nebo absorbován pláštěm planety).'
Schaefer předpovídá, že jejich model také pomůže výzkumníkům se studiem dalších podobných exoplanet. Jedním z příkladů je systém TRAPPIST-1, který obsahuje tři planety, které mohou ležet s hvězdou v obyvatelné zóně. Ale jak řekl Schaefer, skutečná hodnota spočívá ve skutečnosti, že je pravděpodobnější, že na cestě najdeme světy podobné Venuši:
„Většina kamenných planet, o kterých víme a které v blízké budoucnosti objevíme, bude pravděpodobně teplejší než Země nebo dokonce Venuše, jen proto, že je snazší odhalit teplejší planety. Takže tam venku je spousta planet podobných GJ 1132b, které čekají na prozkoumání!“
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) se sídlem v Cambridge, Massachusetts, je společným dílem Smithsonian Astrophysical Observatory a Harvard College Observatory. Jeho vědci se věnují studiu původu, evoluce a budoucnosti vesmíru.
A nezapomeňte se podívat na toto video, s laskavým svolením MIT news: