Egzoplanety – odkrywamy tajemnice odległych ciał niebieskich
Gdy słyszymy słowo „planety”, zwykle nasze myśli wędrują w kierunku Układu Słonecznego oraz ośmiu ciał niebieskich, które krążą wokół naszej gwiazdy. Warto jednak pamiętać, że Układ Słoneczny nie jest wyjątkiem – dotychczas naukowcom udało się potwierdzić istnienie co najmniej 5 000 planet, które krążą wokół innych gwiazd. Co zatem wiemy o tych ciałach niebieskich, które nazywamy egzoplanetami? Okazuje się, że zadziwiająco mało. „Wiemy na przykład, że Droga Mleczna obfituje w skaliste planety podobne do Ziemi, jednak nie dysponujemy narzędziami, które pozwalają nam na badanie ich atmosfer czy klimatu. Nie możemy stwierdzić, czy nadają się do zamieszkania lub czy może na nich istnieć życie pozaziemskie”, wyjaśnia Ignas Snellen, astronom z Uniwersytetu w Lejdzie. Dzięki postępom w dziedzinie spektrografii, astronomowie mają możliwość przyjrzeć się bliżej tym tajemniczym skalistym egzoplanetom. Dzięki wsparciu finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu EXOPLANETBIO właśnie tym zajął się Snellen.
Nowy paradygmat
Realizacja tego finansowanego ze środków Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych byłaby niemożliwa bez spektrografu pasma podczerwonego CRIRES+ o wysokiej rozdzielczości, który został niedawno zainstalowany jako element Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) zlokalizowanego w Europejskim Obserwatorium Południowym w Chile. CRIRES+ stanowi wersję rozwojową spektrografu CRIRES. Dzięki wprowadzonym zmianom możliwe jest dziesięciokrotne poszerzenie zakresu długości fal odbieranych przez teleskop VLT. Literą K opisujemy astronomiczną jednostkę długości. „Spektrograf CRIRES+ całkowicie zmienia oblicze obserwacji kosmicznych. Otwiera zupełnie nowy paradygmat badań, dzięki czemu nie musimy już skupiać się w badaniach atmosfer na gorących gigantach takich jak Jowisz (1 000 do 15 000 k). Teraz możemy przyjrzeć się bliżej chłodniejszym planetom (400 do 700 k) takim jak Neptun czy superziemie”, wyjaśnia Snellen.
Przełomowe odkrycie
Przy pomocy nowego spektrografu Snellen gromadził dane na temat prędkości obrotowej planet, czyli kluczowego wskaźnika sugerującego zarówno masę, jak i wiek planety. Przyglądał się także atmosferom chłodniejszych superziemi, a także określał pionowe i podłużne profile temperatury atmosfery gorących egzoplanet podobnych do Jowisza. Zwieńczeniem jego prac i najważniejszym odkryciem było jednak pierwsze w historii wykrycie izotopu znanego jako węgiel-13 w atmosferze egzoplanety. Badacz dokonał tego przełomowego odkrycia analizując gazową egzoplanetę TYC 8998-760-1 b położoną w odległości 30 lat świetlnych od naszej Ziemi w gwiazdozbiorze Muchy. Choć nie można postawić jednoznacznego wniosku, badacze uważają, że występowanie węgla w atmosferze tej planety może być skutkiem uformowania się planety w znacznej odległości od jej macierzystej gwiazdy, TYC 8998-760-1, która znajduje się około 310 lat świetlnych od Ziemi. „Badania izotopów mogą stanowić dla nas nowe źródło wiedzy na temat powstawania i rozwoju planet. Takie badania mogą być pierwszym krokiem, który zapoczątkuje nową serię przełomowych odkryć”, dodaje Snellen.
Przyszłość przyniesie więcej badań
Ze względu na wagę oraz doniosłość tego odkrycia, zespół projektu EXOPLANETBIO otrzymał duży przydział czasu VLT, który może zostać wykorzystany w celu przeprowadzenia dalszych obserwacji. „Nasz zespół otrzymał możliwość prowadzenia obserwacji aż przez 14 nocy, co jest właściwie niespotykane. Zamierzamy wykorzystać ten czas do badania występowania izotopów węgla w atmosferach wielu ciał niebieskich – nie tylko egzoplanet, ale także brązowych karłów”, podsumowuje Snellen. Rezultat tych badań będzie stanowił podstawę dwóch lub trzech nowych prac doktorskich.
Słowa kluczowe
EXOPLANETBIO, planety, egzoplanety, CRIRES+, spektrograf, astronom, spektroskopia, Very Large Telescope, Bardzo Duży Teleskop, Europejskie Obserwatorium Południowe, izotop