HD 3167 b: gorąca planeta, która zaskoczyła naukowców

Muszę się przyznać — jak pierwszy raz przeczytałem o tym odkryciu, musiałem wrócić do tekstu trzy razy. Bo to naprawdę brzmi jak coś z filmu sci-fi.

Planeta, której powierzchnia to roztopiona skała. Temperatury, przy których Wenus wydaje się być przyjemnym wiosennym dniem. I do tego — jeszcze atmosfera.

Serio, mózg też mi odmówił posłuszeństwa.

Co to w ogóle jest HD 3167 b?

W konstelacji Ryb, jakieś 154 lata świetlne stąd, krąży planeta HD 3167 b. To skalista superziemia, prawdopodobnie podobna w składzie do naszej własnej planety. Problem w tym, że jest tak blisko swojej gwiazdy, że rok na niej trwa... jeden ziemski dzień. Wyobraźcie sobie, że wszystkie urodziny i święta obchodzicie w ciągu jednej doby — tak wygląda życie na tym świecie.

Bliskość gwiazdy oznacza potworne temperatury. Powierzchnia jest dosłownie stopiona. Takie planety nazywa się „światami lawowymi" i nie, nie są to miejsca, gdzie chcielibyście spędzić urlop.

Ale najdziwniejsze dopiero nadchodzi: zgodnie z tym, co wiemy o planetach, HD 3167 b w ogóle nie powinna mieć atmosfery.

Dlaczego naukowcy są zaskoczeni?

Rozłóżmy to na czynniki pierwsze.

Kiedy planeta krąży tak blisko gwiazdy, dzieją się dwie rzeczy. Po pierwsze, grawitacja i promieniowanie gwiazdy dosłownie zdmuchują jej atmosferę w kosmos — fachowo nazywa się to „ucieczką atmosferyczną". Po drugie, intensywne światło gwiazdowe bombarduje planetę wysokoenergetycznymi fotonami, które wyrzucają cząsteczki gazu w przestrzeń.

Im bliżej tym gorzej. Wyobraźcie sobie, że próbujecie przytrzymać balon, podczas gdy ktoś polewa go z węża strażackiego.

„Najbardziej zaskakujące jest to, że im bliżej skalista planeta krąży wokół gwiazdy, tym trudniej powinna mieć atmosferę" — tłumaczy Edwin Kite, profesor na Uniwersytecie Chicagowskim i współautor badania. „A jednak wiele z tych światów lawowych ją ma."

To odkrycie, opublikowane w The Astrophysical Journal Letters, to najzimniejszy jak dotąd świat lawowy z wykrytą atmosferą. Dlaczego to istotne? Bo naukowcy próbują dokładnie ustalić, gdzie przebiega granica temperaturowa między planetami, które mogą utrzymać atmosferę, a tymi, które tego nie potrafią.

Jak wykryć atmosferę 154 lata świetlne stąd?

Tu zaczyna się robić ciekawie — i nie, to nie jest literówka.

Zespół badawczy wykorzystał Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba i technikę zwaną wtórnym zaćmieniem. W skrócie: kiedy planeta przechodzi za swoją gwiazdą, naukowcy mierzą, ile całkowitego światła zostaje zablokowane. Potem porównują to z momentem, gdy planeta jest widoczna na tle gwiazdy.

Różnica pokazuje, ile promieniowania podczerwonego pochodzi bezpośrednio od planety — a to zdradza jej temperaturę.

Kluczowy szczegół: jeśli planeta nie ma atmosfery, jej naświetlona strona powinna rozgrzać się do maksymalnej teoretycznej temperatury. Brak atmosfery oznacza brak mechanizmu rozprowadzania ciepła.

Ale jeśli atmosfera jest — pojawia się koc i klimatyzacja w jednym. Gaz rozprowadza ciepło na ciemną stronę planety i odbija część światła. Efekt? Strona dzienna pozostaje chłodniejsza, niż wskazywałaby prosta kalkulacja.

I dokładnie to zaobserwowano w przypadku HD 3167 b. Planeta jest wyraźnie zimniejsza, niż powinna być. A to silny dowód na istnienie termicznej „poduszki" — czyli atmosfery.

Z czego może składać się ta atmosfera?

To jest moment, gdy robi się naprawdę interesująco.

Wcześniej naukowcy zakładali, że atmosfera tak gorących światów lawowych składa się z odparowanej skały — mineralne krzemiany, które wręcz wyparowały z powierzchni i utworzyły cienką otoczkę wokół planety.

Ale im dłużej patrzą, tym więcej dowodów wskazuje na coś innego. Niektóre z tych atmosfer mogą zawierać cięższe gazy — dwutlenek węgla, tlenek węgla, a nawet parę wodną.

„Świetny wynik, bo pokazuje, że skaliste planety mogą utrzymywać atmosferę w ekstremalnych warunkach" — komentuje Kite. „Te planety są zbyt gorące dla życia, ale badając je, możemy powiedzieć coś o procesach istotnych dla innych skalnych światów."

Dlaczego warto się tym interesować?

Wiem, co pewnie teraz myślicie: „Fajnie, ale co z tego?"

Oto dlaczego mnie to fascynuje: żyjemy na skalistej planecie z atmosferą i nie mamy pojęcia, dlaczego Ziemi udało się ją zachować, podczas gdy inne światy tego nie dokonały. Zrozumienie tych ekstremalnych przypadków pozwala budować lepsze modele ewolucji planet.

Traktujemy te światy lawowe jak naturalne laboratoria do badania zachowania atmosfer. Autorzy badania zwracają uwagę, że młoda Ziemia miliardy lat temu mogła wyglądać podobnie. W pewnym sensie badanie tych piekielnych miejsc może pomóc nam zrozumieć własną historię.

Poza tym — kto nie lubi kosmosu? Wciąż znajdujemy planety, które nie powinny istnieć według naszych modeli. To oznacza, że nasze rozumienie wszechświata się rozwija. Co w tym złego?

Zespół planuje dalsze obserwacje. To dopiero pierwszy wynik z programu obejmującego łącznie dziesięć ultragorących światów lawowych. Cel? Odnaleźć krytyczną granicę temperaturową, powyżej której planety przechodzą od braku atmosfery do jej posiadania.

Bądźcie czujni. Wszechświat wciąż nas zaskakuje.