A napfölden kívüli bolygók felfedezése felrobban az utóbbi években. Valójában 2017. augusztus 1-jétől kezdve a csillagászok 3639 exoplaneket azonosítottak 2729 bolygórendszerben és 612 több bolygórendszerben. És bár ezek többségét Kepler fedezte fel - amely összesen 5 017 jelöltet fedezett fel és megerősítette, hogy 2009 óta 2494 exoplaneta létezik -, más eszközök is fontos szerepet játszottak ezekben a felfedezésekben.
Ide tartozik a Hubble Űrtávcső, amelyet az utóbbi években a távoli bolygók körül zajló légkör detektálására szenteltek. Legutóbb azt egy felmérésben használták, amely eddig a legerőteljesebb bizonyítékokat szolgáltatta a sztratoszféra létezésére - egy légköri rétegre, amelynek hőmérséklete megemelkedik a magassággal - egy földgáz óriás körül, amely körülbelül 900 fényévnyire van Naprendszerünktől.
A „Sztratoszférával rendelkező ultragázos óriás exoplanet” című tanulmány nemrégiben jelent meg a folyóiratban Természet. Thomas Evans, az Exeteri Egyetem asztrofizikai csoportjának kutatója által vezetett csoport a NASA Hubble Űrtávcsőjének adataira támaszkodva tanulmányozta a WASP-121b néven ismert bolygót, egy gáz óriást, amely egy sárga-fehér csillagot kering. valamivel nagyobb, mint a miénk.
Maga a bolygónak körülbelül a Jupiter tömegének 1,2-szerese van, a sugár körülbelül 1,9-szerese a Jupiternek, és keringési ideje mindössze 1,3 nap. Ennek oka a nap közvetlen közelében van, ami különösen „forró Jupiterré” teszi. Valójában, ha ez az exoplanet közelebb lenne a csillagához, akkor a becslések szerint a WASP-121 gravitációja széttöredezi.
Ez a közelség szintén melegíti fel a bolygó légkörét, és vezetési hőmérséklete akár 2500 ° C (4600 ° F). Ahogyan Mark Marley, a NASA Ames Kutatóközpontjának kutatója és a tanulmány társszerzője a NASA sajtóközleményében rámutatott:
„Ez az eredmény izgalmas, mert azt mutatja, hogy a naprendszerünk légköreinek többsége - egy meleg sztratoszféra - az exoplanet légkörében is megtalálható. Most összehasonlíthatjuk az exoplanet légkörben zajló folyamatokat ugyanazokkal a folyamatokkal, amelyek különféle körülmények között zajlanak a saját naprendszerünkben. "
Míg a Hubble a múltban megtalálta a sztratoszférák jeleit a WASP-33b és más forró Jupiter körül, ez az új tanulmány a mai napig a legerősebb bizonyítékokat mutatja be az exoplanet sztratoszféra létezéséhez. Ennek oka a Hubble által a WASP-121b légköréből kapott spektrográfiai adatokkal függ össze, amelyek jelezték a vízgőz jelenlétét - ami a forró Jupiter szempontjából az első.
Mint Tom Evans - aki szintén az Exeteri Egyetem kutatója és a cikk vezető szerzője - magyarázta, ezek az eredmények megerősítették valamit, amelyet a csillagászok egy ideje gyanítottak. "Az elméleti modellek azt sugallták, hogy a sztratoszférák meghatározhatják az ultra-forró bolygók különálló osztályát, amelyek jelentős következményekkel járnak légköri fizikájukra és kémiájukra" - mondta. "Megfigyeléseink alátámasztják ezt a képet."
A WASP-121b sztratoszférájának tanulmányozására a csapat a Hubble Wide Field Camera 3 által gyűjtött spektroszkópiai adatokra támaszkodott. Miután elemezte a WASP-121b fényszűrőjének részét képező különböző hullámhosszakat, megfigyelték, hogy bizonyos hullámhosszok inkább fényesen ragyognak az infravörös sávban. Megállapították, hogy ennek oka a vízgőz jelenléte volt a bolygó légkörének tetején.
"A vízből származó fénykibocsátás azt jelenti, hogy a hőmérséklet a magassággal növekszik" - mondta Tiffany Kataria, a NASA Jethajtómű-laboratóriumának a tanulmány egyik társszerzője. "Örülünk, hogy megvizsgáljuk, milyen hosszúságon áll fenn ez a viselkedés a közelgő Hubble-megfigyelésekkel."
A WASP-121b azért is túl érdekes, mert egy sztratoszférával rendelkező exoplanet eddig a legmeggyőzőbb esete, mivel meleg ez a Jupiter. Adataik alapján a csoport arra a következtetésre jutott, hogy a légkör hőmérséklete a magassággal növekedett - ez egy sztratoszféra meghatározó tulajdonsága. A Föld sztratoszférájában ezt a folyamatot az ózon hajtja, amely csapdába ejti a Nap ultraibolya fényét és emeli a környező molekulák hőmérsékletét.
A Föld sztratoszféra hőmérséklete azonban nem haladja meg a 270 K (-3 ° C; 26,6 ° F) értéket. Ha figyelembe vesszük azokat a más szoláris bolygót is, amelyek sztratoszféra is vannak - például a Szaturnusz hold Titánja, amely a napsugárzás, az energetikai részecskék és a metán kölcsönhatása miatt melegszik -, a hőmérséklet nem változik több mint 56 ° C (100 ° F). De a WASP-121b esetében a sztratoszférában a hőmérséklet körülbelül 560 ° C-kal (1000 ° F) növekszik.
Még a Vénusz, a Naprendszer legforróbb bolygója sem tud versenyezni ezzel! A Föld „nővér bolygón” a hőmérséklet állandó körülbelül 735 K (462 ° C; 863 ° F) hőmérsékleten marad, ami elég meleg ahhoz, hogy az ólom megolvadjon. De a WASP-121b-n a hőmérséklet meghaladja a négyszeres magasságot! Ez azt jelenti, hogy a bolygó légköre elég meleg ahhoz, hogy megolvassza a rozsdamentes acélokat és más fémeket - például berilliumot, platinát és cirkóniumot.
Jelenleg a tudósok nem tudják, milyen vegyszerek vezetik ezt a hőmérsékleti növekedést. Néhány lehetőséget javasoltak, mint például a vanádium-oxid és a titán-oxid. Ezeknek a vegyületeknek nemcsak a barna törpékre (más néven „meghibásodott csillagokra” vonatkoznak, amelyek sokkal hasonlítanak a gáz óriásokhoz), hanem a lehető legmelegebb hőmérsékleteket is megkövetelik gáznemű állapotukban tartása érdekében.
Mindenesetre ez a távoli gáz óriás érdekes esettanulmánynak bizonyult. A jövőben ennek és más „szuper meleg Jupiternek” kutatása valószínűleg kihívást jelent és bővíti a jelenlegi megértésünket arról, hogy a légköri forma és hogyan viselkedik idővel.
