Egzoplaneta WASP-127b została odkryta w 2016 roku i scharakteryzowana jako gazowy olbrzym podobny do Jowisza – największej planety w Układzie Słonecznym. Wcześniejsze obserwacje wykazały, że choć ta egzoplaneta ma średnicę 1,3 razy większą od Jowisza, to jej masa stanowi tylko 0,16 masy naszego olbrzyma.

Skąd tak ogromna różnica? Odległa egzoplaneta krąży bardzo blisko swojej gwiazdy macierzystej. Jej rok (pełen obieg wokół gwiazdy) trwa zaledwie 4,2 ziemskiego dnia. Tak ekstremalnie mała odległość od gwiazdy sprawia, że WASP-127b wystawiona jest na 600 razy silniejsze promieniowanie niż Ziemia i doświadcza temperatur dochodzących do 1100 stopni Celsjusza. Temperatury i promieniowanie rozrzedzają gazy i „pompują planetę”, czyniąc ją jedną z egzoplanet o najmniejszej gęstości, jakie znamy.

Dla naukowców te nietypowe warunki okazały się doskonałym przedmiotem do badań. „Opuchnięta” i bardzo rzadka atmosfera planety ułatwiły astronomom obserwację i przeprowadzenie przełomowych badań.

Zbadano atmosferę egzoplanety odległej o ponad 500 lat świetlnych

Ustalenie składu atmosfery jakiejkolwiek egzoplanety jest o tyle trudne, że w większości przypadków nie jesteśmy w stanie obserwować tych planet bezpośrednio. O ich obecności, wielkości i zachowaniu dowiadujemy się, analizując tzw. tranzyty, czyli momenty, w których egzoplanety przechodzą między swoją gwiazdą macierzystą a Ziemią. Choć na zdjęciach przypomina to ciemny punkt na tle jasnego pola, astronomowie potrafią z tego punktu odczytać coraz więcej.

Obserwacje tranzytów wykorzystano także w nowym badaniu. Kiedy bowiem światło gwiazdy przechodzi przez atmosferę egzoplanety, możemy zaobserwować, że niektóre długości fal są pochłaniane lub zmieniane – w zależności od tego, na jakie pierwiastki i jak gęstą materię natrafiają.

Zespół naukowców pod kierunkiem dr. Romaina Allarta z Uniwersytetu Montrealskiego w Kanadzie takim badaniom poddał WASP-127b, przechodzącą przed swoją gwiazdą macierzystą. Łącząc obserwacje w podczerwieni z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a oraz pomiary w zakresie światła widzialnego ze spektrografu ESPRESSO w Very Large Telescope w Chile, naukowcy byli w stanie zbadać różne regiony atmosfery egzoplanety. Wyniki przyniosły kilka niespodzianek.

Zauważono chmury i potwierdzono obecność sodu

W pierwszej kolejności badanie potwierdziło obecność sodu w atmosferze WASP-127b, co sugerowały wcześniejsze doniesienia dotyczące tego typu egzoplanet. – Wykryliśmy obecność sodu, ale na znacznie niższej wysokości, niż się spodziewaliśmy. Po drugie, w podczerwieni pojawiły się silne sygnały pary wodnej, ale nie było ich na widzialnych długościach fal. Oznacza to, że para wodna na niższych poziomach jest osłonięta przez chmury, które są nieprzezroczyste w widzialnych długościach fal, ale przezroczyste w podczerwieni – powiedział dr Allart.

Zespół nie tylko wykrył chmury na egzoplanecie, lecz także zmierzył ich wysokość z niespotykaną dotąd precyzją. Połączone dane z dwóch instrumentów umożliwiły naukowcom zawężenie wysokości chmur do warstwy atmosferycznej o ciśnieniu od 0,3 do 0,5 milibara.

Nie znamy jeszcze składu chmur, ale wiemy, że nie składają się one z kropelek wody, jak na Ziemi – powiedział dr Allart, który przedstawił odkrycie na konferencji Europlanet Science Congress (EPSC) 2021.

Naukowiec wyraził nadzieję, że przyszłe badania pomogą nam lepiej zrozumieć strukturę atmosfery WASP-127b oraz otworzą drogę do podobnych badań wielu innych odległych światów.

Nietypowy ruch planety zaciekawił astronomów

Analiza zespołu wykazała również pewne osobliwości dotyczące sposobu, w jaki WASP-127b krąży wokół swojej gwiazdy macierzystej. W Układzie Słonecznym, który jest nam najlepiej znany, wszystkie planety krążą zgodnie z kierunkiem obrotu Słońca, po stosunkowo równej płaszczyźnie wokół równika Słońca.

Z kolei WASP-127b – co pokazały obserwacje – krąży nie tylko w kierunku przeciwnym do obrotu swojej gwiazdy, ale jest też mocno nachylona w stosunku do płaszczyzny, po której się porusza. Uważa się, że układ ten ma około 10 miliardów lat, co oznacza, że w tym układzie planetarnym zdecydowanie dzieje się coś nietypowego.

– Takie ustawienie jest nieoczekiwane dla tego typu planety i może być spowodowane przez nieznanego towarzysza. Wszystkie te unikalne cechy sprawiają, że WASP-127b jest planetą, która będzie bardzo intensywnie badana w przyszłości – powiedział dr Allart.

 

Źródła: Europlanet Society, Phys.org.