Horúca planéta s titánovým nebom

Astronómom využívajúcim ďalekohľad VLT (Very Large Telescope) na Cerro Paranal v Čile sa po prvý raz podarilo objaviť molekuly oxidu titánatého v atmosfére extrasolárnej planéty. Objav u exoplanéty WASP-19b, ktorá je typu horúci Jupiter, urobili vedci pomocou zariadenia FORS2, čo je vlastne reduktor ohniska a nízkodisperzný spektrograf s kamerou pre viditeľnú oblasť spektra. Prináša unikátne informácie o chemickom zložení, teplote a tlaku v atmosfére tohto neobvyklého a veľmi horúceho sveta. Výsledky boli publikované v prestížnom vedeckom časopise Nature. Astronóm Elyar Sedaghati (vedecký pracovník ESO) a tím jeho spolupracovníkov skúmali atmosféru extrasolárnej planéty WASP-19b v doposiaľ nevídaných detailoch. Táto podivuhodná planéta sa veľkosťou podobá Jupiteru. Pohybuje sa však tak blízko svojej materskej hviezdy, že jeden obeh jej trvá len 19 hodín a odhadovaná teplota atmosféry planéty dosahuje až 2000 °C. WASP-19b pri pohľade zo Zeme prechádza popred disk svojej materskej hviezdy a pritom časť žiarenia hviezdy prechádza atmosférou planéty. Atmosféra vo svetle zanechá jemné známky vypovedajúce o jej zložení. Vďaka použitiu prístroja FORS2 a ďalekohľadu VLT sa tímu po podrobnej analýze svetla prichádzajúceho od hviezdy podarilo odhaliť, že atmosféra exoplanéty okrem všadeprítomného zákalu rozptyľujúceho prechádzajúce žiarenie, obsahuje malé množstvo oxidu titánatého (TiO), vody a stopy sodíka. „Detekcia týchto molekúl nie je zďaleka jednoduchá úloha," vysvetľuje Elyar Sedaghati, ktorý ako študent ESO pracoval na tomto projekte dva roky. „Potrebujeme nielen údaje s mimoriadnou kvalitou, ale musíme vykonávať aj ich veľmi náročnú analýzu. Použili sme algoritmus, ktorý je schopný porovnať mnoho miliónov spektier pre široký rozsah možných chemických zložení, teplôt a rôznych vlastností oblačných vrstiev aj zákalu v atmosfére. Umožnil nám tak urobiť uvedené závery." Oxid titánatý na Zemi nájdeme len zriedka, je však známe, že sa vyskytuje v atmosférach chladných hviezd. V atmosférach horúcich extrasolárnych planét, ako je WASP-19b, môže plniť úlohu zložky absorbujúcej teplo. Pokiaľ sa molekuly vyskytujú v dostatočne vysokej koncentrácii, zabraňujú šíreniu tepla atmosférou a vytvárajú podmienky pre vznik teplotnej inverzie – teplota je vyššia v horných vrstvách atmosféry a klesá smerom do jej hĺbky. Podobnú úlohu v zemskej atmosfére plní ozón – vďaka jeho pôsobeniu vzniká teplotná inverzia v stratosfére. „Prítomnosť oxidu titánatého v atmosfére planéty WASP-19b môže mať významný vplyv na teplotný profil atmosféry a jej cirkuláciu," vysvetľuje ďalší člen tímu Ryan MacDonald (Cambridge University, Veľká Británia). „Schopnosť skúmať exoplanéty na takejto detailnej úrovni je veľmi sľubná a vzrušujúca," dodáva Nikku Madhusudhan (Cambridge University), ktorý dozeral na teoretickú interpretáciu vykonaných pozorovaní. Astronómovia zhromažďovali pozorovania planéty WASP-19b v období trvajúcom viac než rok. Merania relatívnych zmien priemeru planéty na rôznych vlnových dĺžkach a ich porovnanie s modelmi vedcom umožnilo extrapolovať rôzne vlastnosti, ako je napr. hrubé chemické zloženie atmosféry planéty. Nová informácia o prítomnosti oxidov kovov ako je titán a ďalších zložiek, umožní oveľa detailnejšie modelovanie planetárnych atmosfér. V budúcnosti, akonáhle astronómovia budú schopní pozorovať atmosféry potenciálne obývateľných extrasolárnych planét, poskytnú vylepšené modely oveľa lepšiu predstavu, ako tieto pozorovania interpretovať. „Toto veľmi dôležité pozorovanie je výsledkom práce rekonštruovaného prístroja FORS2, ktorý bol upravený práve pre tento účel," dodáva člen vedeckého tímu Henri Boffin (ESO), ktorý viedol aj projekt prestavby prístroja. „FORS2 sa týmto vylepšením stal najlepším prístrojom pre tento typ výskumu z povrchu Zeme."

Publikované v časopise QUARK, november 2017, RNDr. Zdeněk Komárek

Ilustračný obrázok „Exoplanéta s titánom.jpg": http://www.eso.org