Astronomowie doszli do wniosku, że planeta Kepler-13A b pokrywa śniegiem tlenek tytanu i tlenku wanadu, 1730 lat świetlnych od Ziemi. Modelowanie wykazało, że zjawisko to obserwuje się tylko po nocnej stronie ciała niebieskiego, gdzie spadające płatki śniegu wpadają w „zimną pułapkę”. Artykuł został opublikowany w The Astronomical Journal.
Planeta Kepler-13A b w konstelacji Lyry została odkryta przez naukowców w 2011 roku. Należy do klasy gorących Jowiszów, a jego masa jest prawie trzy tysiące razy większa od masy Ziemi. Ze względu na to, że planeta znajduje się zbyt blisko swojej gwiazdy macierzystej, zawsze jest skierowana w jej stronę - nazywa się to przechwytywaniem pływów. W rezultacie dzienna strona planety nagrzewa się do bardzo wysokich temperatur, około 2,75 tys. Kelwinów. W tym samym czasie nocna strona Kepler-13A b zawsze pozostaje zimna, a tam, jak odkryli naukowcy, znajduje się śnieg z tlenku tytanu.
Wiadomo, że temperatura atmosfery ziemskiej spada nierównomiernie wraz ze wzrostem wysokości. W stratosferze znajduje się obszar inwersji, w którym wręcz przeciwnie, temperatury zaczynają rosnąć, po czym ponownie spadają na dużych wysokościach. To samo dotyczy gorących Jowiszów, których strona dzienna jest rozgrzana do ponad 2,5 tysiąca kelwinów. Uważa się, że tlenek tytanu (TiO, nie mylić z dwutlenkiem tytanu TiO2 - głównym składnikiem filtru przeciwsłonecznego) i tlenek wanadu (II) są obecne w osłonie gazowej tych planet, które absorbują światło z gwiazdy macierzystej, a następnie ponownie je emitują, ogrzewając otaczającą przestrzeń. Okazało się jednak, że atmosfera Kepler-13A b chłodzi się równomiernie - nie jest to typowe dla tej klasy egzoplanet.
Autorzy pracy prowadzili obserwacje w bliskiej podczerwieni za pomocą Wide Field Camera 3 na Kosmicznym Teleskopie Hubble'a. Ponadto wykorzystali dane z teleskopu kosmicznego Kepler. W rezultacie naukowcom nie udało się wykryć oznak inwersji temperatury, które powinny być zaobserwowane w otoczce gazowej Kepler-13A b.
Naukowcy zbudowali model, który wyjaśnia zachowanie atmosfery planety. Okazało się, że tlenek tytanu najprawdopodobniej znajduje się w zimnej pułapce po stronie nocnej. Silne wiatry na Kepler-13A b przenoszą gazową materię z jednej części planety do drugiej. Kiedy tlenek tytanu i tlenek wanadu uderzają w nocną stronę, krystalizują i gromadzą się w chmurach. Potężna grawitacja ciała niebieskiego - sześć razy większa niż Jowisza - przyciąga niezwykły śnieg, zmuszając go do zanurzenia się w niższych warstwach atmosfery. Tam wpada w zimną pułapkę, która trzyma go w ciemnej połowie planety.
Obserwacje naukowców potwierdzają teorię, że grawitacja planet gorących pływów może tworzyć pionowe pułapki zimna. „Na większości znanych gorących Jowiszów prawdopodobnie wystąpią opady, ale grawitacja tych olbrzymów nie jest tak silna jak Kepler-13A b. Śnieg z tlenku tytanu nie przedostaje się do niższych warstw atmosfery i jest transportowany z powrotem na stronę dzienną, gdzie odparowuje i ponownie zamienia się w gaz”- komentuje jeden z autorów pracy.
W Układzie Słonecznym występują również zimne pułapki, chociaż są one innego typu. Na planecie karłowatej Ceres są to kratery, w których według naukowców ukryte są złoża lodu wodnego. Podobne „zimne pułapki” można również znaleźć w pobliżu biegunów księżyca.
Christina Ulasovich
Film promocyjny: