Εκεί έξω στο διάστημα υπάρχει ένα ασυνήθιστο όνομα εξωπλανήτη Gliese 3470 b (GJ 3470 b.) Είναι ένας παράξενος κόσμος, σαν ένα υβρίδιο ανάμεσα στη Γη και τον Ποσειδώνα. Έχει έναν βραχώδη πυρήνα όπως η Γη, αλλά περιβάλλεται από ατμόσφαιρα από υδρογόνο και ήλιο. Αυτός ο συνδυασμός δεν μοιάζει με τίποτα στο δικό μας ηλιακό σύστημα.
Ο πλανήτης περιστρέφεται γύρω από ένα κόκκινο αστέρι νάνου που ονομάζεται Gliese 3470, στον αστερισμό του Καρκίνου. Το GJ 3470 b είναι περίπου 12,6 μάζες της Γης, που σημαίνει ότι είναι περίπου στα μισά της γης και του Ποσειδώνα σε μάζα. (Ο Ποσειδώνας είναι περίπου 17 μάζες της Γης.)
Χάρη στην αποστολή του Kepler, γνωρίζουμε ότι υπάρχουν πολλοί εξωπλανήτες σε αυτό το μαζικό φάσμα. Είναι πιθανό έως και το 80% των πλανητών να εμπίπτουν σε αυτό το εύρος, αν και οι μελλοντικές αποστολές εξωπλανήτη αναμφίβολα θα το ξεκαθαρίσουν αυτό. Μέχρι τώρα, οι αστρονόμοι δεν είχαν μια καλή ματιά στην ατμόσφαιρα ενός από αυτούς τους πλανήτες και έτσι ο σχηματισμός τους είναι λίγο μυστήριο.
Τα διαστημικά τηλεσκόπια Hubble και Spitzer συνεργάστηκαν για να ρίξουν μια προσεκτική ματιά στην ατμόσφαιρα του GJ 3470 b και είναι η πρώτη φορά που οι αστρονόμοι μπόρεσαν να αναγνωρίσουν το χημικό αποτύπωμα της ατμόσφαιρας ενός πλανήτη σαν αυτό. Αυτό που βρήκαν είναι ότι ο πλανήτης έχει μια σχεδόν παρθένα, αρχέγονη ατμόσφαιρα υδρογόνου και ηλίου, χωρίς να υπάρχουν βαρύτερα στοιχεία.
Και αυτό παρουσιάζει λίγο μυστήριο.
«Δεν έχουμε κάτι τέτοιο στο ηλιακό σύστημα, και αυτό είναι που το κάνει εντυπωσιακό».
Björn Benneke του Πανεπιστημίου του Μόντρεαλ στον Καναδά
Half Star, Half Planet;
Το GJ 3470 b, με την ατμόσφαιρα υδρογόνου και ηλίου, μοιάζει περισσότερο με ένα αστέρι από έναν πλανήτη. Ο ήλιος μας είναι 73% υδρογόνο και το υπόλοιπο είναι σχεδόν όλο το ήλιο. Μόνο ένα μικρό μέρος του Ήλιου είναι βαρύτερα στοιχεία όπως οξυγόνο, νέον, σίδηρος και άνθρακας. Οι γίγαντες αερίου Δία και Κρόνος είναι ως επί το πλείστον υδρογόνο και ήλιο, αλλά περιέχουν επίσης άλλες ενώσεις όπως μεθάνιο και αμμωνία, καθώς και βαρύτερα στοιχεία. Αυτές οι ενώσεις σχεδόν απουσιάζουν στο GJ 3470 b.
«Αυτή είναι μια μεγάλη ανακάλυψη από την προοπτική του σχηματισμού του πλανήτη. Ο πλανήτης περιστρέφεται πολύ κοντά στο αστέρι και είναι πολύ λιγότερο ογκώδης από τον Δία - 318 φορές τη μάζα της Γης - αλλά κατάφερε να συσσωρεύσει την αρχέγονη ατμόσφαιρα υδρογόνου / ηλίου που είναι σε μεγάλο βαθμό «μη μολυσμένη» από βαρύτερα στοιχεία », δήλωσε ο Björn Benneke του Πανεπιστημίου του. Μόντρεαλ στον Καναδά, σε δελτίο τύπου της NASA. «Δεν έχουμε κάτι τέτοιο στο ηλιακό σύστημα, και αυτό είναι που το κάνει εντυπωσιακό».
Οι αστρονόμοι πίσω από αυτό το έργο συνδύασαν τις δυνατότητες πολλαπλών μηκών κύματος και των δύο διαστημικών τηλεσκοπίων για να ρίξουν μια καλή ματιά στην ατμόσφαιρα του GJ 3470 b. Το έκαναν μετρώντας την απορρόφηση του αστεριού καθώς ο εξωπλανήτης διήλθε μπροστά από το αστέρι του. Μετρήθηκαν επίσης η απώλεια ανακλώμενου φωτός καθώς ο εξωπλανήτης πέρασε πίσω από το αστέρι. Συνολικά, το ζεύγος των διαστημικών τηλεσκοπίων παρατήρησε 12 διαμετακόμιση και 20 εκλείψεις.
Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν φασματοσκοπία για να προσδιορίσουν τα χημικά δακτυλικά αποτυπώματα του υδρογόνου και του ηλίου στην ατμόσφαιρα, και η φύση της ατμόσφαιρας του πλανήτη το κατέστησε εφικτό. Είναι κυρίως καθαρό με πολύ μικρή ομίχλη, που σημαίνει ότι μπόρεσαν να κοιτάξουν βαθιά στην ατμόσφαιρα. «Για πρώτη φορά έχουμε μια φασματοσκοπική υπογραφή ενός τέτοιου κόσμου», δήλωσε ο Benneke.
Αλλά αυτή η φασματοσκοπία αποκάλυψε κάτι απροσδόκητο. Οι αστρονόμοι πίστευαν ότι θα βρουν μια παρόμοια χημική σύνθεση με τον πλανήτη Ποσειδώνα, με βαρύτερα στοιχεία όπως το οξυγόνο και ο άνθρακας. Αντίθετα, βρήκαν μια ατμόσφαιρα που έμοιαζε με τον Ήλιο.
"... βρήκαμε μια ατμόσφαιρα που είναι τόσο φτωχή σε βαριά στοιχεία που η σύνθεσή της μοιάζει με την πλούσια σε υδρογόνο / ήλιο σύνθεση του Ήλιου."
BJÖRN BENNEKE ΤΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΤΟΥ ΜΟΝΤΡΕΑΛ ΣΤΟΝ ΚΑΝΑΔΑ
«Περιμέναμε μια ατμόσφαιρα πλούσια σε βαρύτερα στοιχεία όπως οξυγόνο και άνθρακα που σχηματίζουν άφθονο υδρατμό και αέριο μεθάνιο, παρόμοια με αυτά που βλέπουμε στον Ποσειδώνα», δήλωσε ο Benneke. "Αντ 'αυτού, βρήκαμε μια ατμόσφαιρα που είναι τόσο φτωχή σε βαριά στοιχεία που η σύνθεσή της μοιάζει με την πλούσια σε υδρογόνο / ήλιο σύνθεση του Ήλιου."
Συνδυάζοντας το μαζί
Τώρα που οι αστρονόμοι έχουν αποκτήσει μια καλή λαβή στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη, χάρη στη συνδυασμένη ισχύ των διαστημικών τηλεσκοπίων του Χαμπλ και του Spitzer, μπορούν να αρχίσουν να καταλαβαίνουν πώς μπορεί να έχει σχηματιστεί αυτός ο πλανήτης.
Το GJ 3470 b είναι σε έντονη αντίθεση με άλλους εξωπλανήτες. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι άλλοι εξωπλανήτες, για παράδειγμα Hot Jupiters, σχηματίζονται σε μεγάλη απόσταση από τον Ήλιο τους και μετά μεταναστεύουν προς τα μέσα. Αλλά οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι αυτός ο εξωπλανήτης σχηματίστηκε πολύ κοντά στον κόκκινο νάνο αστέρι του, κοντά στο σημείο που βρίσκεται σήμερα.
Πιθανότατα σχηματίστηκε ως ένα μικροσκοπικό βραχώδες αντικείμενο στην αρχή, ενσωματωμένο στο κέντρο του πρωτοπλανητικού δίσκου, περίπου την ίδια στιγμή που σχηματίστηκε το αστέρι. Θα είχε μαζέψει, ή θα ενισχύσει, την ατμόσφαιρά του από το ίδιο αρχέγονο υλικό στο δίσκο από τον οποίο σχηματίστηκε το αστέρι. Και αυτό θα εξηγούσε την ατμόσφαιρα υδρογόνου / ηλίου και γιατί στερείται βαρύτερων στοιχείων.
«Αυτή είναι μια μεγάλη ανακάλυψη από την προοπτική του πλανήτη».
BJÖRN BENNEKE ΤΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΤΟΥ ΜΟΝΤΡΕΑΛ ΣΤΟΝ ΚΑΝΑΔΑ
"Βλέπουμε ένα αντικείμενο που μπόρεσε να συγκεντρώσει υδρογόνο από τον πρωτοπλανητικό δίσκο, αλλά δεν έφυγε για να γίνει ένας καυτός Δίας", δήλωσε ο Benneke. "Αυτό είναι ένα ενδιαφέρον καθεστώς."
Αυτό που μπορεί να συνέβη είναι ότι εξακολουθούσε να συσσωρεύεται από τον δίσκο, αλλά το αστέρι μεγάλωσε γρηγορότερα και ο δίσκος διαλύθηκε. Αυτό εμπόδισε το GJ 3470 b να μεγαλώσει και να μοιάζει περισσότερο με τους γίγαντες αερίου στο Ηλιακό μας Σύστημα, με βαρύτερα στοιχεία στην ατμόσφαιρά τους.
Προς το παρόν, εδώ βρίσκεται η κατανόησή μας για αυτόν τον ενδιαφέροντα, περίεργο εξωπλανήτη. Αλλά μόλις το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb (JWST) τεθεί σε λειτουργία, θα μας πει περισσότερα.
Το JWST είναι ένα ισχυρό διαστημικό τηλεσκόπιο που βλέπει στο υπέρυθρο με πρωτοφανή ευαισθησία. Θα είναι σε θέση να ανιχνεύσει την ατμόσφαιρα του GJ 3470 b και άλλους εξωπλανήτες και να αποκαλύψει τα πράγματα που δεν έχουν παρατηρηθεί ακόμη. Συγκεκριμένα, θα παρατηρήσει σε μήκη κύματος που καθιστούν τους σκοτεινούς θόλους σχεδόν διαφανείς.
Τότε, η κατανόησή μας για όλους τους εξωπλανήτες, όχι μόνο για αυτόν, θα αυξηθεί αλματωδώς.
Πηγές:
- Δελτίο Τύπου: Ατμόσφαιρα πλανήτη μεσαίου μεγέθους που αποκαλύφθηκε από τον Hubble, Spitzer
- Βικιπαίδεια: Gliese 3470 β
- Διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer
