Astronomowie poznali skład chemiczny czterech egzoplanet

0

W ramach Projektu 1640, którego celem jest badanie planet pozasłonecznych, naukowcom udało się poznać skład chemiczny czterech, czerwonych planet, tworzących układ planetarny wokół gwiazdy HR 8799. To pierwszy, poważny krok w poznawaniu budowy i środowiska egzoplanet oraz poszukiwania na nich życia.

Jeszcze dwa i pół wieku temu skład chemiczny Słońca był dla astronomów tajemnicą. Dopiero w połowie XIX stulecia odkryto, że pojedyncze, czarne linie widoczne w widmie światła słonecznego odpowiadają poszczególnym pierwiastkom. Od tamtych czasów, gdy powoli rodziła się spektrometria, tj. nauka o powstaniu i interpretacji widm różnego rodzaju promieniowania, nasza wiedza o Wszechświecie i jego obiektach znacznie się rozrosła. Rozwój technologii pozwala nam na badanie już nie tylko gwiazd i galaktyk, ale także na poznawanie budowy, temperatury i powoli również składu atmosfer planet spoza Układu Słonecznego.

Zawdzięczamy to Projektowi 1640. Jest to wysoce zaawansowana technologicznie aparatura, w skład której wchodzi m.in. teleskop Hale z Obserwatorium Palomar w Kalifornii oraz specjalnie zaprojektowane oprogramowanie do przechwytywania widma i badania egzoplanet. W Projekt zaangażowanych jest szeroki zespół naukowców z różnych instytucji naukowo – badawczych, w szczególności z Amerykańskiego Instytutu Historii Naturalnej (AIHN), Departamentu Astrofizyki, Instytutu Technologii w Kalifornii oraz Jet Propulsion Laboratory (NASA).

Zdalna analiza czterech egzoplanet wokół gwiazdy HR 8799 przyniosła zaskakujące wyniki. Jak podkreśla Ben. R. Oppenheimer (AIHN), planety te nie przypominają żadnych innych obiektów we Wszechświecie. Każda z nich posiada odmienne i szczególne spektrum. Jedną z najbardziej uderzających anormalności jest wyraźny brak równowagi chemicznej. Otóż zgodnie z podstawowymi zasadami chemicznymi, amoniak i metan powinny współistnieć w różnych ilościach, chyba że znajdują się w otoczeniu skrajnie gorącym lub zimnym. Tymczasem widma badanych, kwalifikujących się do „letnich” (ok. 700 – 800°C) planet, wykazują obecność jednego, bądź drugiego związku, nigdy zaś na ich współwystępowanie w większych ilościach. Ponadto planety są też „bardziej czerwone”, tzn. emitują fale o większej długości, niż obiekty o podobnej temperaturze, co może być spowodowane występowaniem gęstej, choć niejednolitej warstwy atmosfery.

{youtube}yDNAk0bwLrU{/youtube}

Zdalne badanie innego Układu Planetarnego / Credits: AIHN

Choć spektrometria liczy sobie ponad dwieście lat, innowacyjność Projektu 1640 polega właśnie na tym, że jest on przeznaczony do badania planet pozasłonecznych. Otóż dotychczas wydzielenie widma egzoplanety zdawało się nieosiągalne, gdyż światło ich macierzystej gwiazdy było zbyt silne. Trudność tę można rozwiązać poprzez wydzielenie, a następnie przyciemnienie światła gwiazdy. Udaje się to osiągnąć przy użyciu czerech kluczowych instrumentów: wysoko zaawansowanego technologicznie adaptacyjnego systemu optycznego, który jest w stanie dokonać milionów drobnych korekt na sekundę do 6 calowych zwierciadeł urządzenia, koronografu, który optycznie przyciemnia tylko i wyłącznie gwiazdę, pozostawiając niezmienione pozostałe obiekty, spektrografu obrazującego, nagrywającego 30 kolorów jednocześnie oraz wyspecjalizowanego czujnika czoła fali, rozróżniającego szczątkowe światło gwiazdy przepuszczone przez koronograf od światła planety. Przy zastosowaniu tej aparatury udało się przechwycić widmo planet od miliona do dziesięciu milionów razy słabszych od gwiazdy i to zaledwie po godzinie naświetlania.

Mimo że zdaniem naukowców wyniki ich obserwacji wyraźnie wskazują, że na planetach wokół HR 8799 nie ma warunków do powstania życia w znanej nam postaci, pierwsze rezultaty Projektu 1640 mają kluczowe i dalekosiężne znaczenie. Astronomowie byli bowiem w stanie po raz pierwszy dokonywać obserwacji kilku egzoplanet jednocześnie, a sam Projekt ma objąć kolejne obiekty.

Gwiazda HR 8799 jest stosunkowo młodą gwiazdą, położoną w gwiazdozbiorze Pegaza, o masie równej 1,6 masy Słońca i pięciokrotnie większej jasności. Otaczający ją pas materii nieco przypomina Pas Kuipera. To właśnie tam, zaledwie kilka lat temu odkryto system planetarny, na który składają się (wg obecnego stanu wiedzy) cztery gazowe olbrzymy. Był to również pierwszy, pozasłoneczy system planetarny obserwowany w podczerwieni. Układ oddalony jest od nas o 128 lat świetlnych.

Projekt 1640 wystartował w czerwcu 2012 r. i ma potrwać trzy lata. W trakcie jego trwania planuje się zbadanie 200 gwiazd w odległości ok. 150 lat świetlnych od Układu Słonecznego. Głównym sponsorem Projektu jest National Science Foundation, NASA i Plymouth Hill Foundation.

(AMNH)

Share.

Comments are closed.