HST potvrdil přítomnost vody na 5 exoplanetách

Dvě skupiny astronomů využily mimořádných kvalit Hubblova kosmického dalekohledu HST, přičemž se jim podařilo objevit slabé známky přítomnosti vodní páry v atmosférách pěti vzdálených planet za hranicemi Sluneční soustavy (tzv. exoplanet).

Přítomnost vodní páry v atmosférách byla objevena již dříve u několika exoplanet obíhajících kolem blízkých hvězd, avšak v tomto případě se jedná o první výzkum na základě průkazných měření, porovnání profilů a intenzity spektrálních čar u několika planetárních soustav.

Jedná se o pětici planet – WASP-17b, HD 209458b, WASP-12b, WASP-19b a XO-1b – obíhajících kolem blízkých hvězd. Intenzita spektrálních čar znamenajících přítomnost vody je u jednotlivých planet různá. Nejvíce vodní páry pravděpodobně obsahují exoplanety WASP-17b (což je planeta s mimořádně nafouklou atmosférou) a HD 209458b. Z výzkumů vyplývá, že i zbývající tři exoplanety obsahují v atmosféře vodu.

„Jsme přesvědčeni, že jsme objevili známky přítomnosti vodní páry u pěti exoplanet,“ říká planetolog Avi Mandell (NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland), hlavní autor článku publikovaného v časopise Astrophysical Journal, který popisuje objev vodní páry v atmosférách planet WASP-12b, WASP-17b a WASP-19b. „Tato vědecká práce ve skutečnosti otevírá dveře k porovnání, jak velké množství vody je přítomno v atmosférách různých typů exoplanet, například u horkých a chladných planet.“

Výzkum je součástí studia zaměřeného na atmosféry exoplanet, který vede L. Drake Deming (University of Maryland, College Park). Oba týmy využily kameru Wide Field Camera 3 na palubě HST k detailnímu studiu absorpce světla při průchodu atmosférami exoplanet. Pozorování se uskutečnila v oboru infračerveného záření, kde je přítomnost vodní páry dobře detekovatelná. Astronomové porovnávali profily a intenzity absorpčních čar, a také shodnost signálů, což jim dává jistotu, že se jedná skutečně o vodní páru. Pozorování prokázala, že HST je schopen provádět výzkum atmosfér blízkých exoplanet.

„Objev atmosfér kolem exoplanet je ve skutečnosti mimořádně obtížný úkol. Avšak pomocí HST jsme schopni získat velmi zřetelný signál svědčící o přítomnosti vody,“ říká Drake Deming, jehož tým publikoval závěry výzkumu exoplanet HD 209458b a XO-1b ve stejném časopise. Tento tým použil novou techniku k prodloužení expozice, což umožnilo zvýšit citlivost provedených měření.

Známky přítomnosti vody však byly ve všech případech méně zřetelné, než se očekávalo. Astronomové se domnívají, že je to proto, že všech pět zkoumaných planet zahaluje vrstva mlhy nebo prachu. Tato „pokrývka“ může snížit intenzitu signálů z atmosféry exoplanet stejným způsobem, jakým vrstva mlhy může při fotografování potlačit jednotlivé barvy. Zároveň dojde charakteristickým způsobem ke změně profilu spektrálních čar vodní páry a dalších důležitých molekul.

Všech 5 exoplanet lze zařadit do kategorie tzv. horkých Jupiterů, což jsou poměrně hmotné planety obíhající velmi blízko svých mateřských hvězd. Vědci byli zpočátku překvapeni, že všech pět planet vypadá dost zamlženě. Avšak Drake Deming a Avi Mandell poznamenávají, že i další astronomové nalezli důkazy, že atmosféry některých exoplanet jsou částečně zakaleny.

„Avšak tyto výzkumy v kombinaci s dalšími pozorováními pomocí HST ukazují, že existuje překvapivě velký počet planetárních soustav, u kterých jsou spektrální čáry vodní páry velmi slabé nebo nejsou ve spektru vůbec přítomny,“ říká Heather Knutson (California Institute of Technology), která na výzkumu spolupracovala s Drakem Demingem. „Z toho vyplývá, že exoplanety typu horkého Jupitera mohou v mnohem větší míře vlastnit atmosféry obsahující oblačnost či silný zákal a mohou být ve skutečnosti docela běžné.“

Velice výkonná kamera Wide Field Camera 3 na palubě HST je jedním z mála přístrojů schopných nahlížet do atmosfér exoplanet na vzdálenost několika biliónů kilometrů. Tyto výjimečné a náročné výzkumy mohou být realizovány pouze v případě, kdy exoplaneta přechází před nepatrným kotoučkem hvězdy, která tak zezadu prosvítí její atmosféru. Astronomové mohou v tomto případě identifikovat jednotlivé plyny v atmosféře planety na základě zjištění, které vlnové délky světla hvězdy skrz atmosféru planety procházejí a které jsou částečně pohlceny.

Zdroj: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2013/54/full/

autor: František Martinek