Super Terra insoritaCercetătorii din cadrul NAOJ şi University of Tokyo au "observat" în premieră atmosfera exoplanetei „GJ3470b" din constelaţia Cancerului (Racului) cu ajutorul a două telescoape aflate în cadrul OAO (Okayama Astrophysical Observatory, NAOJ).

 

 

 

Această exoplanetă are o masă de aproximativ 14 ori mai mare decât cea a planetei noastre, fiind şi a doua din cele mai uşoare exoplanete descoperite. Datele observaţionale au arătat că această planetă este foarte probabil să nu fie acoperită de nori groşi.

 

Super Terra insorita
Imaginea exoplanetei „GJ3470b". Planeta (aflată în faţă) şi steaua sa (din spate) au fost reprezentate respectând proporţiile reale.


Cercetătorii se aşteaptă la detectarea în viitor a compoziţiei specifice a atmosferei planetei pe baza observaţiilor foarte precise obţinute cu ajutorul telescoapelor având o deschidere a obiectivului mare, cum ar fi telescopul Subaru. Această planetă orbitează în jurul stelei sale la o distanţă foarte mică, având o viteză orbitală mare. Noi încă nu înţelegem procesul de formare a acestor planete. Dacă observaţiile viitoare detaliate ale atmosferei detectează orice substanţă care devine gheaţă la temperaturi scăzute, înseamnă că, probabil, această planetă s-a format iniţial la o distantă de câteva unităţi astronomice de steaua sa gazdă, unde gheaţa poate exista, şi s-a apropiat ulterior de astrul său. În schimb, dacă o astfel de substanţă nu poate fi găsită în atmosferă, atunci înseamnă că această planetă s-a format destul de probabil în actuala poziţie (în apropierea stelei) încă din stadiul incipient. Astfel, este de aşteptat ca observaţiile detaliate ale atmosferei exoplanetei GJ3470b să permită descoperirea misterele din spatele formării acestor exoplanete.



Detalii privind rezultatele


Este foarte dificilă măsurarea dimensiunii exoplanetelor. Astfel, în multe cazuri, noi avem informaţii doar despre masele acestora. Cu toate acestea, dacă o exoplanetă are o orbită specială a "tranzitului planetar", atunci când aceasta trece prin faţa stelei sale (steaua de origine), noi putem estima raza planetei. În cursul tranzitului său, luminozitatea observată a stelei scade uşor în funcţie de dimensiunea planetei. Aşadar, estimăm raza planetei prin măsurarea ratei de atenuare a luminii într-un mod foarte precis.

 

Super Terra insorita
Figura 1: Datele de observare ale tranzitului exoplanetei GJ3470b obţinute de două telescoape ale OAO, NAOJ. Credit: NAOJ.


Echipa de cercetare a realizat observaţii foarte precise ale tranzitului exoplanetei GJ3470b utilizând, în mod simultan, spectrograful în infraroşu apropiat, camera montată pe telescopul reflector de 188 cm şi trei camere în lumină vizibilă de pe telescopul Multicolor Imaging Telescopes for Survey and Monstrous Explosions (MITSuME), toate aparţinând de OAO. Ei au măsurat ratele de atenuare ale luminozităţii stelei în patru culori (de la vizibil la infraroşu apropiat). Observaţiile au permis estimarea razei planetei corespunzătoare fiecărei culori (Figura 1). Ca rezultat, raza obţinută din radiaţia infraroşu apropiat (lungimea de undă de 1,3 micrometru) este de aproximativ 6% mai mică decât cea obţinută utilizând lumină vizibilă. Diferenţa de rază obţinută utilizând diferite lungimi de undă ale luminii este, probabil, o consecinţă a caracteristicilor atmosferice ale planetei. Atunci când lumina de la stea este captată printr-o atmosferă densă a planetei, unele lungimi de undă ale luminii sunt absorbite sau împrăştiate de moleculele atmosferice, ceea ce ar putea cauza valorile diferite obţinute pentru raza planetei pentru fiecare lungime de undă de observare (Figura 2).

Până în prezent, doar atmosfera a numai două exoplanete, incluzând pe J3470b, a fost studiată în detaliu. Estimarea razei unei exoplanete este o sarcină foarte dificilă. În general, rata de atenuare a luminii de la stea, cauzată de tranzitul exoplanetei este extrem de scăzută. Cu toate acestea, în cazul lui J3470b, deoarece steaua gazdă este de dimensiuni mici, raportul dintre dimensiunea planetei şi a stelei gazdă este relativ mare. Prin urmare, rata de atenuare a luminii de la steaua gazdă datorită tranzitului devine mai mare astfel încât se poate măsura prin observaţii folosind telescoape terestre având un diametru de dimensiuni medii.

Super Terra insorita
Figura 2: Raportul razelor exoplanetei şi a stelei obţinut pentru diferite lungimi de undă ale luminii analizate corespunzător exoplanetei J3470b. Credit: NAOJ


Raza estimată a planetei, obţinută prin observaţiile efectuate în infraroşu apropiat, se dovedeşte a fi de circa 4,3 ori mai mare decât cea a Pământului. În plus, calculele teoretice bazate pe masa şi raza planetei arătau că planeta ar trebui să aibă o atmosferă având o masă foarte mare. Fukuii a comentat: „Presupunând că atmosfera este compusă din hidrogen şi heliu, masa atmosferei ar fi între 5 şi 20% din masa totală a planetei. Comparând aceasta cu faptul că masa atmosferei Pământului este de aproximativ a zecea mia parte dintr-un procent (0,0001%) din masa totală a Pământului, rezultă că această planetă are o atmosferă foarte densă".

Deoarece s-au obţinut raze diferite prin analiza luminii având lungimi de undă diferită este sigur să afirmăm că exoplaneta GJ3470b nu este acoperită de nori groşi. În cazul în care aceşti nori groşi ar fi acoperit planeta, diferenţele dintre raze datorate lungimii de undă diferită a luminii nu ar trebui să existe.



Super Terra insorita
Figura 3: O vedere care prezintă modul cum se poate observa atmosfera unei planete aflată în tranzit. Credit: NAOJ.


Echipa de cercetare intenţionează să efectueze observaţii de o şi mai mare precizie folosind telescopul Subaru sau alte telescoape mari. „Orbita exoplanetei GJ3470b este foarte aproape de steaua sa gazdă, la doar 0,036 UA (unităţi astronomice), care este de aproximativ 28 de ori mai mică decât distanţa dintre Soare şi Pământ, planeta având o perioadă de revoluţie de numai 3,3 zile. Oamenii de ştiinţă încă nu înţeleg bine cum o astfel de planetă s-a format. GJ3470b este posibil să nu fie acoperită de nori groşi, deci credem că compoziţia atmosferei planetei ar putea fi detectată deoarece nu este blocată de norii săi. În cazul în care vom găsi o substanţă, cum ar fi apa sau gazul metan, care devin gheaţă la temperaturi scăzute, aceasta probabil înseamnă că această planetă s-a format iniţial la o distanţă de câteva unităţi astronomice faţă de steaua gazdă, acolo unde gheaţa ar putea exista, şi s-a apropiat ulterior de steaua gazdă. Din contră, în cazul în care această substanţă nu poate fi găsită în atmosferă, acesta poate însemna, cu o probabilitate mare, că această planetă s-a format lângă steaua gazdă. Ne aşteptăm să obţinem indicii importante privind modul cum această exoplaneta s-a format prin observaţiile compuşilor atmosferici ai GJ3470b", a spus Fukui.

Vremea frecvent însorită din prefectura Okayama a fost în favoarea noastră pentru obţinerea rezultatelor de pe urma observaţiilor noastre. Un cer senin timp de câteva ore în perioada de tranzit este esenţial pentru o măsurătoare exactă a razei exoplanetei. Deci, se poate spune că regiunea însorită Okayama a ajutat la descoperirea unei exoplanete însorite. Cercetătorii vor continua observaţiile cu telescoapele OAO în speranţa de a obţine noi progrese.



Traducere de George-Cristian Podariu  după sunny-super-earth, cu acordul editorului.