HST našel vodní páru v atmosféře malé exoplanety

Astronomové pozorovali pomocí Hubbleova vesmírného teleskopu HST za použití kamery WFC3 nejmenší exoplanetu, kde byla v její atmosféře detekována vodní pára. Planeta GJ 9827 d (Gliese 9827 d) s pouhým přibližně dvojnásobným průměrem než Země by mohla být příkladem potenciálních planet s atmosférou bohatou na vodu jinde v naší Galaxii.

GJ 9827 d byla objevena kosmickým dalekohledem NASA Kepler Space Telescope v roce 2017. Oběh kolem červeného trpaslíka dokončí každých 6,2 dne. Hvězda GJ 9827 leží 97 světelných let od Země a její poloha se promítá do souhvězdí Ryb.

„Bylo by to poprvé, co můžeme přímo ukázat prostřednictvím atmosférické detekce, že tyto planety s atmosférou bohatou na vodu mohou skutečně existovat kolem jiných hvězd,“ řekl člen týmu Björn Benneke z Université de Montréal. „Toto je důležitý krok směrem k určení prevalence a rozmanitosti atmosfér na kamenných planetách.“

Studie byla publikována v Astrophysical Journal Letters.

Je však příliš brzy na to říci, zda HST spektroskopicky změřil malé množství vodní páry v nafouklé atmosféře bohaté na vodík, nebo zda je atmosféra planety tvořena převážně vodou, která zde zůstala po odpaření původní vodíkové/heliové atmosféry vlivem hvězdného záření.

„Náš pozorovací program byl navržen speciálně s cílem nejen detekovat molekuly v atmosféře planety, ale také konkrétně hledat vodní páru. Oba výsledky by byly vzrušující, ať už je vodní pára dominantní, nebo jen drobným příspěvkem v převládající vodíkové atmosféře,“ uvedl hlavní autor článku Pierre-Alexis Roy z Université de Montréal.

„Až dosud jsme nebyli schopni přímo detekovat atmosféru tak malé planety. A nyní se do tohoto režimu pomalu dostáváme,“ dodal Björn Benneke. „V určitém okamžiku, když studujeme menší planety, musí dojít k přechodu, kdy na těchto malých světech už není žádný vodík a mají atmosféry spíše jako Venuše (ve které dominuje oxid uhličitý).“

Vzhledem k tomu, že planeta je horká jako Venuše se zhruba 425 °C, byl by to rozhodně nehostinný, zapařený svět, kdyby atmosféru tvořila převážně vodní pára.

V současné době má tým dvě možnosti. Planeta stále lpí na obalu bohatém na vodík protkaný vodou, což z ní dělá mini-Neptun. Případně by to mohla být teplejší verze Jupiterova měsíce Europa, který má pod svou kůrou dvakrát více vody než Země.

Pokud má planeta zbytkovou atmosféru bohatou na vodu, pak se musela zformovat dále od své hostitelské hvězdy, než je její současná poloha, kde byla nižší teplota a voda byla k dispozici ve formě ledu. V tomto scénáři by se planeta poté přesunula blíže ke hvězdě a obdržela více záření. Vodík byl poté zahřátý a unikal, nebo je stále v procesu úniku díky slabé gravitaci planety. Alternativní teorie říká, že planeta vznikla blízko horké hvězdy se stopou vody v její atmosféře.

HST pozoroval planetu během 11 přechodů – událostí, kdy planeta přecházela před svou hvězdou – které trvaly po dobu tří let. Během tranzitů je hvězdné světlo filtrováno přes atmosféru planety a nese spektrální otisk molekul vody. Pokud jsou na planetě mraky, jsou dostatečně nízko v atmosféře, aby zcela nezakryly Hubbleův pohled na atmosféru a HST je schopen sondovat vodní páru nad mraky.

Hubbleův objev otevírá dveře k podrobnějšímu studiu planety. Je to dobrý cíl pro vesmírný teleskop Jamese Webba, aby provedl infračervenou spektroskopii a hledal i další molekuly atmosféry.

Zdroj: https://phys.org/news/2024-01-hubble-vapor-small-exoplanet-atmosphere.html a
https://www.sci.news/astronomy/hubble-water-vapor-atmosphere-gliese-9827d-12632.html

autor: František Martinek