Dalekohled ESO/VLT zaznamenal železný déšť v atmosféře exoplanety

ESO 005/20 tisková zpráva

Pomocí dalekohledu ESO/VLT vědci pozorovali extrémní extrasolární planetu, u které předpokládají, že v její atmosféře prší železo. Na denní straně této mimořádně horké planety stoupají teploty až na 2 400 °C, což je dost na to, aby zde docházelo k odpařování kovů. Silný vítr pak odnáší železné páry na chladnější noční stranu, kde z ní kondenzují kapky kapalného kovu.

„Dalo by se říct, že na této planetě jsou deštivé večery, až na to, že tady prší železo,“ říká profesor David Ehrenreich (University of Geneva, Švýcarsko), který je vedoucím výzkumu exotické exoplanety s označením WASP-76b, jehož výsledky byly zveřejněny v prestižním vědeckém časopise Nature. Planeta obíhá kolem hvězdy vzdálené asi 640 světelných let od nás a na obloze se nachází v souhvězdí Ryb.

K takto nezvyklým projevům ‚počasí‘ zde dochází proto, že exoplaneta přivrací ke své mateřské hvězdě stále tutéž polokouli, zatímco druhá, chladnější, zůstává trvale ponořena do temnoty. Podobně jako Měsíc na oběžné dráze kolem Země má i planeta WASP-76b takzvanou slapově vázanou rotaci (tidally locked), to znamená, že jedno otočení kolem osy planetě trvá stejně dlouho, jako oběh kolem hvězdy.  

Denní strana planety WASP-76b dostává od své hvězdy 1000krát více energie, než získává Země od Slunce. Panuje zde takové horko, že molekuly se rozpadají na atomy, a kovy, jako třeba železo, se odpařují do atmosféry. Díky obrovskému rozdílu teplot mezi denní a noční stranou vzniká velmi silné proudění, které odnáší železné páry z extrémně horké strany na chladnější polokouli, kde teplota klesá asi na 1 500 °C.   

Jak vědci uvádějí v této studii, polokoule planety WASP-76b se neliší jen panujícími teplotami, rozdílné jsou také chemické procesy probíhající na denní a noční straně. Pomocí dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) a přístroje ESPRESSO, které společně pracují na observatoři Paranal v Chile, se astronomům vůbec poprvé podařilo zaznamenat chemické variace na extrémně horké obří plynné extrasolární planetě (ultra-hot gas giant). Detekovali jasné známky železných par na ‚večerním‘ rozhraní, které odděluje denní a noční stranu planety. „Překvapivě se nám však nepodařilo pozorovat železné páry na ‚ranní‘ straně,“ upozorňuje David Ehrenreich. „Důvodem by mohl být železný déšť na noční polokouli tohoto světa extrémů.“      

„Pozorování ukazují, že v atmosféře horké strany planety WASP-76b se páry železa vyskytují velmi hojně“, říká astrofyzička María Rosa Zapatero Osorio (Centre for Astrobiology in Madrid, Španělsko), vedoucí vědeckého týmu přístroje ESPRESSO. „Část těchto par je dopravena až na noční stranu v důsledku rotace planety a také prostřednictvím proudění. Tam je železo vystaveno mnohem chladnějšímu okolnímu prostředí, kondenzuje a v podobě deště padá hlouběji do atmosféry.“ 

Uvedené výsledky byly získány na základě vůbec prvních vědeckých pozorování přístrojem ESPRESSO, pořízených v září 2018 konsorciem týmů z Portugalska, Itálie, Švýcarska, Španělska a ESO, které přístroj postavily. 

Spektrograf ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) byl původně navržen k pátrání po Zemi podobných planetách u hvězd podobných Slunci. Ukázalo se však, že se jedná o mnohem všestrannější zařízení. „Záhy jsme přišli na to, že díky mimořádné sběrné ploše dalekohledu VLT a stabilitě spektrografu ESPRESSO se jedná o unikátní nástroj ke studiu atmosfér extrasolárních planet,“ upozorňuje Pedro Figueira, vědecký pracovník přístroje ESPRESSO (ESO, Chile).    

„Získali jsme zcela nový způsob výzkumu klimatických poměrů těch nejextrémnějších exoplanet,“ dodává David Ehrenreich

Zdroj

Poznámky

• Původní verze této tiskové zprávy omylem uvedla vzdálenost hvězdy WASP-76 asi 390 světelných let získanou na základě výzkumu z roku 2016. Novější měření se však přiklánějí k větší vzdálenosti systému – asi 640 světelných let.

Další informace

Výzkum byl prezentován ve vědeckém časopise Nature.

Složení týmu: David Ehrenreich (Observatoire astronomique de l’Université de Genève, Geneva, Švýcarsko [UNIGE]), Christophe Lovis (UNIGE), Romain Allart (UNIGE), María Rosa Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología, Madrid, Španělsko [CSIC-INTA]), Francesco Pepe (UNIGE), Stefano Cristiani (INAF Osservatorio Astronomico di Trieste, Itálie [INAF Trieste]), Rafael Rebolo (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Španělsko [IAC]), Nuno C. Santos (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugalsko [IA/UPorto] & Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugalsko [FCUP]), Francesco Borsa (INAF Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Itálie [INAF Brera]), Olivier Demangeon (IA/UPorto), Xavier Dumusque (UNIGE), Jonay I. González Hernández (IAC), Núria Casasayas-Barris (IAC), Damien Ségransan (UNIGE), Sérgio Sousa (IA/UPorto), Manuel Abreu (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade de Lisboa, Portugalsko [IA/FCUL] & Departamento de Física da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugalsko [FCUL], Vardan Adibekyan [IA/UPorto], Michael Affolter (Physikalisches Institut & Center for Space and Habitability, Universität Bern, Švýcarsko [Bern]), Carlos Allende Prieto (IAC), Yann Alibert (Bern), Matteo Aliverti (INAF Brera), David Alves (IA/FCUL & FCUL), Manuel Amate (IA/UPorto), Gerardo Avila (European Southern Observatory, Garching bei München, Německo [ESO]), Veronica Baldini (INAF Trieste), Timothy Bandy (Bern), Willy Benz (Bern), Andrea Bianco (INAF Brera), Émeline Bolmont (UNIGE), François Bouchy (UNIGE), Vincent Bourrier (UNIGE), Christopher Broeg (Bern), Alexandre Cabral (IA/FCUL & FCUL), Giorgio Calderone (INAF Trieste), Enric Pallé (IAC), H. M. Cegla (UNIGE), Roberto Cirami (INAF Trieste), João M. P. Coelho (IA/FCUL & FCUL), Paolo Conconi (INAF Brera), Igor Coretti (INAF Trieste), Claudio Cumani (ESO), Guido Cupani (INAF Trieste), Hans Dekker (ESO), Bernard Delabre (ESO), Sebastian Deiries (ESO), Valentina D’Odorico (INAF Trieste & Scuola Normale Superiore, Pisa, Itálie), Paolo Di Marcantonio (INAF Trieste), Pedro Figueira (European Southern Observatory, Santiago de Chile, Chile [ESO Chile] & IA/UPorto), Ana Fragoso (IAC), Ludovic Genolet (UNIGE), Matteo Genoni (INAF Brera), Ricardo Génova Santos (IAC), Nathan Hara (UNIGE), Ian Hughes (UNIGE), Olaf Iwert (ESO), Florian Kerber (ESO), Jens Knudstrup (ESO), Marco Landoni (INAF Brera), Baptiste Lavie (UNIGE), Jean-Louis Lizon (ESO), Monika Lendl (UNIGE & Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Graz, Rakousko), Gaspare Lo Curto (ESO Chile), Charles Maire (UNIGE), Antonio Manescau (ESO), C. J. A. P. Martins (IA/UPorto & Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugalsko), Denis Mégevand (UNIGE), Andrea Mehner (ESO Chile), Giusi Micela (INAF Osservatorio Astronomico di Palermo, Itálie), Andrea Modigliani (ESO), Paolo Molaro (INAF Trieste & Institute for Fundamental Physics of the Universe, Trieste, Itálie), Manuel Monteiro (IA/UPorto), Mario Monteiro (IA/UPorto & FCUP), Manuele Moschetti (INAF Brera), Eric Müller (ESO), Nelson Nunes (IA), Luca Oggioni (INAF Brera), António Oliveira (IA/FCUL & FCUL), Giorgio Pariani (INAF Brera), Luca Pasquini (ESO), Ennio Poretti (INAF Brera & Fundación Galileo Galilei, INAF, Breña Baja, Španělsko), José Luis Rasilla (IAC), Edoardo Redaelli (INAF Brera), Marco Riva (INAF Brera), Samuel Santana Tschudi (ESO Chile), Paolo Santin (INAF Trieste), Pedro Santos (IA/FCUL & FCUL), Alex Segovia Milla (UNIGE), Julia V. Seidel (UNIGE), Danuta Sosnowska (UNIGE), Alessandro Sozzetti (INAF Osservatorio Astrofisico di Torino, Pino Torinese, Itálie), Paolo Spanò (INAF Brera), Alejandro Suárez Mascareño (IAC), Hugo Tabernero (CSIC-INTA & IA/UPorto), Fabio Tenegi (IAC), Stéphane Udry (UNIGE), Alessio Zanutta (INAF Brera), Filippo Zerbi (INAF Brera).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnější pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 16 členských států: Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a dvojici strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje VLT (Velmi velký dalekohled) a dva přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem světa, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem zařízení APEX a revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“.  

Odkazy

• vědecký článek
• snímky přístroje ESPRESSO
• snímky dalekohledu VLT
• více o přístroji ESPRESSO

Kontakty

Soňa Ehlerová; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

David Ehrenreich; Associate Professor at the University of Geneva; Geneva, Switzerland; Tel.: +41 22 379 23 90; Email: david.ehrenreich@unige.ch

Francesco Pepe; Professor at the University of Geneva and Principal Investigator of the ESPRESSO consortium; Geneva, Switzerland; Tel.: +41 22 379 23 96; Email: francesco.pepe@unige.ch

María Rosa Zapatero Osorio; Chair of the ESPRESSO science team at Centro de Astrobiología (CSIC-INTA); Madrid, Spain; Tel.: +34 9 15 20 64 27; Email: mosorio@cab.inta-csic.es

Pedro Figueira; Astronomer at ESO and Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, instrument scientist of ESPRESSO; Santiago, Chile; Tel.: +56 2 2463 3074; Email: pedro.figueira@eso.org

Nuno C. Santos; Co-principal investigator of the ESPRESSO consortium at Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto and Departamento de Física e Astronomia Faculdade de Ciências, Universidade do Porto; Porto, Portugal; Tel.: +351 226 089 893; Email: nuno.santos@astro.up.pt

Stefano Cristiani; Co-principal investigator of the ESPRESSO consortium at INAF Astronomical Observatory of Trieste; Trieste, Italy; Tel.: +39 040 3199220; Email: stefano.cristiani@inaf.it

Bárbara Ferreira; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: pio@eso.org