Astronomowie ze Stanów Zjednoczonych, Francji i Szkocji dzięki obserwacjom z Hubble'a potwierdzili obecność wody w atmosferze egzoplanety HAT-P-26b. Ponadto badacze oszacowali udział pierwiastków cięższych od wodoru w osłonie gazowej planety - okazało się, że jest ona niewielka, co jest poza wcześniej odkrytym wzorem. Zdaniem autorów najprawdopodobniej atmosfera HAT-P-26b pozostała praktycznie niezmieniona od czasu powstania planety. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Science.
Zdecydowana większość znanych egzoplanet została odkryta na jeden z dwóch sposobów: metodą tranzytową (kiedy planeta nieznacznie ściemnia gwiazdę, przechodząc między nią a obserwatorem ziemskim) lub przez analizę przesunięć Dopplera (kiedy grawitacja planety powoduje, że gwiazda lekko się „kołysze” tam iz powrotem). Za ich pomocą można określić niektóre parametry orbity planety, wprowadzić ograniczenia co do jej wielkości czy masy. Jednak nie można dowiedzieć się, na czym ta lub inna egzoplaneta składa się przy użyciu metod Dopplera.
Tranzyty planety pozwalają na zbadanie jej powłoki gazowej, jeśli jest wystarczająco duża. W momencie, gdy planeta zaczyna się poruszać przed tarczą gwiazdy, część światła tej ostatniej przechodzi przez jej gazową otoczkę. W zależności od tego, z jakich gazów składa się atmosfera, niektóre części widma gwiazdy zaczynają być absorbowane. Na przykład woda i dwutlenek węgla mają charakterystyczne pasma absorpcji - leżą w obszarze podczerwieni widma. Porównując widmo gwiazdy podczas i przed tranzytem, astronomowie mogą dokładnie określić, w jakich zakresach widmowych atmosfera egzoplanety pochłania i przewidzieć jej skład.
Po raz pierwszy ślady wody w HAT-P-26b zostały zarejestrowane w 2015 roku - przy użyciu połączonych danych z teleskopu Spitzera i obserwacji naziemnych. Ta egzoplaneta znajduje się około 430 lat świetlnych od Ziemi i jest „gorącym Neptunem”, którego temperatura równowagi na powierzchni wynosi około 1000 kelwinów (730 stopni Celsjusza). Z powodu niewielkiego przyspieszenia grawitacyjnego ciało niebieskie może mieć gęstą i wysoką atmosferę. Planeta okrąża gwiazdę układu - pomarańczowego karła - w około 4,2 dnia.
Hannah R. Wakeford i in. / Science, 2017
W nowej pracy autorzy rozszerzyli spektrum obserwacji egzoplanety i wykorzystali Kosmiczny Teleskop Hubble'a do obserwacji tranzytów w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni. Umożliwiło to dostrzeżenie dodatkowych pasm absorpcyjnych, które niezawodnie wskazywały na obecność wody w atmosferze planety. Należy zaznaczyć, że HAT-P-26b nie można nazwać światem wodnym - ze względu na zbyt wysoką temperaturę na planecie.
Oprócz obserwacji wody w atmosferze astronomowie byli w stanie oszacować metaliczność powłoki gazowego olbrzyma. To jest względna proporcja pierwiastków cięższych od helu w składzie obiektu. Na podstawie obserwacji w Układzie Słonecznym i wielu egzoplanetach (WASP-43b i HAT-P-11b) astronomowie zauważyli prawidłowość - wraz ze wzrostem wielkości planet zmniejsza się metaliczność. Innymi słowy, udział ciężkich pierwiastków w Jowiszu jest znacznie mniejszy niż w Uranie czy Neptunie. Ta obserwacja stała się podstawą niektórych hipotez dotyczących ewolucji planet. HAT-P-26b wychodzi z tego wzoru: przy rozmiarach porównywalnych do Neptuna, jego metaliczność jest mniej więcej taka sama jak Jowisza.
Według astronomów różnice między HAT-P-26b a innymi planetami o znanej metaliczności i masie mogą oznaczać, że proces jej ewolucji z jakichś powodów odbiegał od ogólnie przyjętego. Autorzy zwracają uwagę, że najprawdopodobniej obwiednia gazowa HAT-P-26b jest taka sama jak w pierwszych okresach istnienia egzoplanety. Co więcej, egzoplaneta prawdopodobnie nie zderzyła się z innymi planetozymalami, a większość jej ciężkich pierwiastków jest skoncentrowana w jądrze.
Film promocyjny:
Autorzy zauważają, że jest to wyjątkowa sytuacja, gdy egzoplaneta była badana tak szczegółowo. Już sam taki wynik jest ważnym osiągnięciem.
Vladimir Korolev