Preskúmaná atmosféra prvej superzeme

Medzinárodný tím astronómov používajúcich ďalekohľad VLT (Very Large Telescope, Cerro Paranal, Čile) po prvý krát analyzoval atmosféru exoplanéty typu super-Zeme. Planéta označená GJ 1214b bola skúmaná pri prechode popred disk svojej materskej hviezdy. Pri tomto úkaze prejde časť žiarenia atmosférou, čo umožňuje analýzu jej vlastností. Vďaka tomu teraz vieme, že atmosféra je buď tvorená prevažne vodnou parou, alebo planétu zakrýva hustá vrstva oblačnosti či hmly. Výsledky boli uverejnené v časopise Nature v decembri 2010. Planéta GJ 1214b bola objavená v roku 2009 pomocou spektrografu HARPS a ďalekohľadu s priemerom primárneho zrkadla 3,6 m, ktorý sa nachádza na observatóriu La Silla v Čile a patrí ESO (European Southern Observatory). Už prvé pozorovania naznačovali, že teleso by mohlo mať atmosféru. Tento predpoklad sa teraz podarilo potvrdiť tímu astronómov pod vedením Jacoba Beana (Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics), ktorý na ďalší prieskum atmosféry použil spektrograf FORS a ďalekohľad VLT. „Toto je prvá super-Zem, u ktorej sa podarilo preskúmať jej atmosféru. Ide o dôležitý míľnik na ceste k určeniu charakteristických vlastností jednotlivých exoplanét,“ hovorí Bean. Planéta GJ 1214b má priemer 2,6krát väčší než Zem a je asi 6,5krát hmotnejšia než Zem, čo ju zaraďuje do triedy exoplanét známych ako super-Zeme. Jej materská hviezda sa nachádza 40 svetelných rokov od nás smerom do súhvezdia Hadonosa. Jedná sa o slabú a aj malú hviezdu, čo znamená, že planéta sama je pomerne veľká v porovnaní s diskom hviezdy. To významne uľahčuje jej štúdium. Planéta prechádza popred disk hviezdy každých 38 hodín a obieha vo vzdialenosti len 2 milióny km od nej, teda asi 70krát bližšie než Zem okolo Slnka. Atmosféru planéty astronómovia skúmali tak, že sledovali svetlo hviezdy v okamihu, keď planéta prechádzala popred jej disk. Počas tohto takzvaného „tranzitu“ prechádza časť svetla tiež atmosférou planéty, čo vedie – v závislosti od zloženia atmosféry – k absorpcii určitých vlnových dĺžok žiarenia. Nameraný výsledok sa potom porovná s modelovými predpokladmi pre rôzne možné zloženia atmosféry. Pred tým, než boli uskutočnené tieto nové pozorovania, astronómovia -teoretici očakávali u GJ 1214b tri možné typy atmosfér. Prvý, veľmi príťažlivý variant predpokladal, že planéta môže byť zahalená atmosférou bohatou na vodu, ktorá sa vyskytuje, pri tak malej vzdialenosti od hviezdy, vo forme pary. Druhá možnosť bol kamenný svet s vodíkovou atmosférou a vysokou oblačností či zákalom, ktorý bráni priechodu svetla. Posledná možnosť popisuje planétu vzdialene pripomínajúcu mini-Neptún – s malým kamenným jadrom a hlbokou atmosférou bohatou na vodík. Pozorovania však neukázali typické známky prítomnosti vodíka, čím bola vylúčená tretia možnosť. Atmosféra je teda buď bohatá na vodnú paru, alebo planétu zakrýva vysoká oblačnosť a hmla, akú poznáme v slnečnej sústave z Venuše či Titánu, a ktorá skrýva prítomnosť vodíka v nižších vrstvách. „Napriek tomu, že teraz ešte nemôžeme presne povedať, aké je zloženie atmosféry tejto konkrétnej planéty, jedná sa o vzrušujúci krok dopredu, keď sme schopní u tak vzdialeného sveta zúžiť výber možností na dve – atmosféru bohatú na paru či planétu zakrytú vysokou oblačnosťou,“ hovorí Bean. „Na definitívne určenie, aký typ atmosféry sa nachádza na planéte GJ 1214b, je treba uskutočniť ďalšie pozorovania v infračervenej oblasti spektra.“

RNDr. Zdeněk Komárek