Prozkoumána atmosféra první super-Země

ESO 047/10 tisková zpráva

Mezinárodní tým astronomů používajících dalekohled ESO/VLT poprvé analyzoval atmosféru exoplanety typu super-Země. Planeta označovaná GJ 1214b byla zkoumána při přechodu přes disk své mateřské hvězdy; při tomto úkazu projde část záření atmosférou, což umožňuje analýzu jejích vlastností. Díky tomu nyní víme, že atmosféra je buď tvořena převážně vodní párou, a nebo planetu zakrývá hustá vrstva oblačnosti či mlhy. Výsledky byly zveřejněny v časopise Nature 2. prosince 2010.

Planeta GJ 1214b byla objevena v roce 2009 pomocí spektrografu HARPS a dalekohledu ESO o průměru primárního zrcadla 3,6 m, který se nachází na observatoři La Silla v Chile (eso0950) [1]. Již první pozorování naznačovala, že těleso by mohlo mít atmosféru. Tento předpoklad se nyní podařilo potvrdit týmu astronomů pod vedením Jacoba Beana (Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics), který pro další průzkum atmosféry použil spektrograf FORS a dalekohled ESO/VLT.

“Toto je první super-Země, u které se podařilo prozkoumat její atmosféru. Jedná se o důležitý milník na cestě k určení charakteristických vlastností jednotlivých exoplanet,” říká Bean.

Planeta GJ 1214b má průměr 2,6krát větší než Země a je asi 6,5krát hmotnější, což ji řadí do třídy exoplanet známých jako super-Země. Její mateřská hvězda se nachází 40 světelných let od nás směrem do souhvězdí Hadonoše (Oph). Jedná se o slabou, a také malou stálici, což znamená, že planeta sama je poměrně velká při porovnání s diskem hvězdy, což významně ulehčuje její studium [3]. Planeta přechází přes disk hvězdy každých 38 hodin a obíhá ve vzdálenosti pouhých 2 milionů km, tedy asi 70krát blíže než Země kolem Slunce.

Atmosféru planety astronomové zkoumali tak, že sledovali světlo hvězdy v okamžiku, kdy planeta přecházela přes její disk [4]. Během tohoto takzvaného ‚transitu‘ prochází část světla také atmosférou planety, což vede – v závislosti na složení atmosféry – k absorpci určitých vlnových délek záření. Naměřený výsledek se následně porovná s modelovými předpoklady pro různá možná atmosférická složení.
 
Předtím, než byla provedena tato nová pozorování, astronomové-teoretikové očekávali u GJ 1214b tři možné typy atmosfér. První, velmi přitažlivá varianta předpokládala, že planeta může být zahalena atmosférou bohatou na vodu, která se vyskytuje, při tak malé vzdálenosti od hvězdy, ve formě páry. Druhou možností byl kamenný svět s vodíkovou atmosférou a vysokou oblačností či zákalem, který brání průchodu světla. Poslední varianta popisuje planetu vzdáleně připomínající mini-Neptun – s malým kamenným jádrem a hlubokou atmosférou bohatou na vodík.    

Provedená pozorování však neukázala typické známky přítomnosti vodíku, čímž byla vyloučena varianta 3. Atmosféra je tedy buď bohatá na vodní páru, a nebo planetu zakrývá vysoká oblačnost a mlha, jakou ve Sluneční soustavě známe z Venuše či Titanu, a která umně skrývá přítomnost vodíku v nižších vrstvách.

“Přestože nyní ještě nemůžeme přesně říci, jaké je složení atmosféry této konkrétní planety, jedná se o vzrušující krok kupředu, když jsme schopnosti u tak vzdáleného světa zúžit výběr možných variant na dvě – atmosféru bohatou na páru či planetu zakrytou vysokou oblačností,“ říká Bean. „Pro definitivní určení, jaký typ atmosféry se nachází na planetě GJ 1214b, je potřeba provést další pozorování ve vlnových délkách infračerveného záření.“

 Zdroj

Poznámky

[1] Dne 19. listopadu 2010 dosáhl počet potvrzených známých exoplanet 500. Číslo se však stále mění, aktuální počet můžete sledovat na stránkách http://exoplanet.eu/catalog.php.

[2] Pokud by se hvězda GJ 1214 nacházela ve stejné vzdálenosti jako Slunce, byla by 300krát slabší.

[3] Jelikož hvězda GJ1214 je poměrně slabá – ve viditelném světle asi 100krát slabší než mateřské hvězdy dvojice nejstudovanějších exoplanet typu ‘horký Jupiter’ – byla obrovská sběrná plocha dalekohledu VLT rozhodujícím faktorem pro získání dostatečného signálu a provedení potřebných měření.

[4] Složení atmosféry planety GJ 1214b bylo zkoumáno pomocí dalekohledu VLT  a spektrogorafu FORS, který je schopen provést velmi citlivou spektroskopii v blízké infračervené části spektra. FORS byl jedním z prvních přístrojů instalovaných na VLT.

Další informace

Výzkum je prezentován v článku, který vyšel 2. prosince 2010 v časopise Nature. 

Složení týmu: Jacob Bean (Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Eliza Miller-Ricci Kempton (University of California, Santa Cruz, USA) a Derek Homeier (Institute for Astrophysics, Göttingen, Germany).

ESO (Evropská jižní observatoř) je hlavní mezinárodní astronomickou organizací Evropy a patří k nejproduktivnějším astronomickým observatořím světa. Je podporována 14 členskými státy, kterými jsou: Belgie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemí, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO má za cíl vývoj, konstrukci a provoz výkonných pozemních astronomických zařízení, která umožní významné vědecké objevy. ESO také hraje přední roli při propagaci a organizaci mezinárodní spolupráce na poli astronomického výzkumu. ESO v současnosti provozuje tři observatoře světově úrovně: La Silla, Paranal a Chajnantor, které se nacházejí na poušti Atacama v Chile. Na Paranalu se nachází VLT (Very Large Telescope = Velmi velký dalekohled) – nejvyspělejší pozemní dalekohled pracující ve viditelném světle a VISTA, největší přehlídkový dalekohled pro infračervenou oblast na světě. Zároveň je ESO evropským zástupcem největšího astronomického projektu všech dob – teleskopu ALMA budovaného na planině Chajnantor. V současnosti ESO plánuje výstavbu Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla 42 metrů. Měl by pracovat v infračerveném i viditelném oboru záření a stane se největším dalekohledem světa.

Odkazy

• odborný článek
• snímky dalekohledu VLT
   

Kontakty

Jacob Bean; Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics; Cambridge, USA; Tel: +1 617 495 7743; Cell: +1 857 225 3818; Email: jbean@cfa.harvard.edu

Richard Hook; ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel: +49 89 3200 6655; Cell: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

Překlad: Jiří Srba
Národní kontakt: Viktor Votruba +420 267 103 040; votruba@physics.muni.cz

autor: Jiří Srba