Hledání planet mimo naši sluneční soustavu způsobilo revoluci v astronomii. Mezi nejzajímavějšími systémy jsme objevili tzv. exoplanety WASP, skupinu světů, které vědeckou komunitu stále překvapují. Jejich studie mění naše chápání formování planet, chemie atmosféry a extrémních podmínek, které se mohou vyskytovat i jinde ve vesmíru.
V tomto článku se podrobně podíváme na exoplanety typu WASP, které se v posledních letech staly předmětem některých z nejúžasnějších objevů. Uvidíte, jak nás tito plynní obři, sužovaní neobvyklými jevy, donutili přehodnotit teorie a vyvolali nové otázky o rozmanitosti a vývoji planet v galaxii.
Co jsou exoplanety typu WASP a jak byly detekovány?
Exoplanety WASP dostaly své jméno podle mezinárodního projektu Širokoúhlé hledání planet, což je spolupráce, která využívá automatizované observatoře na obou polokoulích k monitorování milionů hvězd. Tyto observatoře detekují periodické poklesy jasnosti hvězd, které obvykle naznačují průlet planety před její hvězdou.
Od svého spuštění projekt WASP detekoval tisíce kandidátů a potvrdil velké množství exoplanet, z nichž některé vynikají radikálně odlišnými vlastnostmi od planet existujících v naší sluneční soustavě. Tyto objevy byly umožněny díky technikám, jako je tranzitní fotometrie a měření radiální rychlosti hostitelských hvězd.
WASP-193b: Planeta lehčí než cukrová vata
Jeden z největších rozruchů v poslední době vyvolal objev WASP-193bPředstavte si kolosální planetu, o 50 % větší než Jupiter, ale s mnohem menší hmotností: pouze desetinou hmotnosti obra naší sluneční soustavy.
Výsledek? Absurdní hustota na planetární poměry: pouhých 0,059 gramu na centimetr krychlový. Pro představu je to prakticky jako cukrová vata plující vesmírem! Ve skutečnosti pouze Kepler-51d překonává WASP-193b v nízké hustotě, i když je mnohem menší.
Objev takové zvláštnosti vedl vědce k pochybnostem o vlastních měřeních. Byla to chyba, selhání přístroje, nebo se opravdu dívali na tak houbovitou planetu? Po zopakování procesů a ověření dat různými metodami a observatořemi tým potvrdil, že měření jsou skutečná.
Proč je WASP-193b tak vzácný? Standardní planetární fyzika nedokáže vysvětlit, jak se planeta může nafouknout do takové míry, aniž by se stala nestabilní nebo se rozptýlila. Předpokládá se, že má rozsáhlou atmosféru složenou převážně z vodíku a hélia, která sahá daleko za hranice atmosféry jakéhokoli známého plynného obra.
Tento objev vyžaduje detailnější pozorování pomocí přístrojů, jako je dalekohled Jamese Webba, protože studium jeho atmosféry může osvětlit jevy planetární evoluce, kterým dosud nerozumíme.
Jak potvrdit tak neobvyklou exoplanetu
Potvrzení existence a charakteristik takové neobvyklé planety vyžadovalo kombinaci pozorování z několika dalekohledů a spektrografů. Proces začal detekcí periodických přechodů pomocí družice WASP-South. Velikost planety byla ověřena analýzou toho, o kolik se světlo hostitelské hvězdy během každého přechodu ztlumilo, a její hmotnost byla následně vypočítána pomocí spektroskopie radiální rychlosti.
Tato přísná metodologie vyloučila alternativní vysvětlení a potvrdila, že poklesy jasnosti byly způsobeny skutečnou planetou, a nikoli jinými hvězdnými jevy.
Spolupráce navíc těžila z chilských observatoří, jako jsou TRAPPIST-South a SPECULOOS-South, které umožnily detailní monitorování, jež je nezbytné pro ověření existenci takových extrémních exoplanet.
Atmosféra a složení WASP-193b
Záhada WASP-193b sahá ještě dál než jen za jeho hustotu. Atmosféra, která je rozlehlá a složená převážně z vodíku a hélia, vyvolává obrovské otázky ohledně toho, jak může zůstat stabilní a jaký mechanismus ji tak nafoukl.
Současné modely formování planet nedokážou takový objekt popsat. I kdybychom předpokládali absenci planetárního jádra, výsledná hustota by stále byla nevysvětlitelně nízká. Prozatím, Vědci poukazují na to, že k odhalení historie a vývoje této planety bude zapotřebí mnohem více podrobností o její atmosféře.
Vědci dále zdůrazňují, že existence WASP-193b zpochybňuje limity toho, co chápeme jako obří planety, a otevírá dveře možnosti, že v naší galaxii existuje mnoho dalších takových podivných světů, které ještě nebyly objeveny.
WASP-127b: bezprecedentní nadzvukové větry a atmosférická dynamika
Pokud se podíváme na dalšího z protagonistů systému WASP, zjistíme, WASP-127bJe to takzvaný „horký Jupiter“, plynný obr srovnatelný velikostí s Jupiterem, ale méně hmotný a s mnohem bližší oběžnou dráhou ke své hvězdě, což zvyšuje teploty na více než 1.000 XNUMX °C.
Tato exoplaneta ohromila astronomy díky svým bezprecedentním atmosférickým podmínkám. Zatímco se část jeho atmosféry přibližuje k Zemi, zbytek se vzdaluje nebývalou rychlostí a vytváří nadzvukové rovníkové tryskové proudění, které se otáčí rychlostí asi 33.000 XNUMX kilometrů za hodinu.
Abyste si udělali představu o rozsahu, nejrychlejší větry na Saturnu sotva dosahují rychlosti 1.800 1996 km/h a na Zemi drží rekord cyklon Olivia z roku 408 s rychlostí XNUMX km/h.
Spektroskopická analýza potvrdila přítomnost vodní páry a oxidu uhelnatého v atmosféře, které jsou nezbytné pro rozluštění chemického složení a původu této planety. Objev byl umožněn díky přístrojům, jako je CRIRES+ na VLT, které umožňují pozorovat tyto jevy navzdory jasnému záři hostitelské hvězdy.
Unikátní příležitost ke studiu dynamiky exoplanet
WASP-127b představuje přirozenou laboratoř pro zkoumání nejextrémnějších tváří planetárních atmosfér. Mapování nadzvukových větrů a teplotních a složkových změn v různých zeměpisných šířkách a hloubkách atmosféry otevřelo nové možnosti výzkumu.
Byly identifikovány i ty nejjemnější detaily, jako například slabší signály z pólů – což naznačuje chladnější oblasti ve srovnání s rovníkem – což bylo až donedávna nemyslitelné na planetách vzdálených více než 500 světelných let od Země.
Tento pokrok v přesnosti nám pomáhá lépe pochopit, jak teplo, prvky a chemické sloučeniny cirkulují na plynných obřích planetách, testuje naše modely a obohacuje naše chápání naší vlastní sluneční soustavy.
WASP-121b: Klimatologie za hranicemi sci-fi
Technologický pokrok, jako například dalekohled ESO Very Large Telescope (VLT), umožnil analyzovat atmosféru WASP-121b ve třech rozměrech, odhalující povětrnostní vzorce, které vypadají jako vystřižené ze sci-fi románu.
Tato planeta, známá také jako Tylos, obíhá pouhých 900 světelných let daleko a vzhledem ke své blízkosti ke hvězdě je považována za „ultra horký Jupiter“. Rok na planetě WASP-121b trvá pouze 30 pozemských hodin a mezi její polokoulí obrácenou ke hvězdám a noční polokoulí je obrovský teplotní rozdíl.
Mapování atmosféry odhalilo komplexní tryskové proudění a proudění rozdělené do různých vrstev, které přenášejí materiál z teplé strany na studenou. Prvky jako železo, titan, sodík a vodík odhalují složitou strukturu a dynamiku atmosféry.
Překvapivě byly některé prvky, jako například titan, detekovány pouze v hlubokých vrstvách pod tryskovým proudem, což naznačuje ještě bohatší složení atmosféry, než se očekávalo. To podtrhuje potenciál pro budoucí výzkum s ještě výkonnějšími dalekohledy, jako je Extrémně velký dalekohled (ELT) který je ve výstavbě.
WASP-39b: Molekulární a chemický katalog teleskopu Jamese Webba
Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) otevřelo novou hranici ve studiu exoplanet a WASP-39b byla jednou z prvních, které z toho měly prospěch. Tato planeta o velikosti Saturnu, ale s oběžnou dráhou mnohem blíže ke své hvězdě, byla zobrazena s nebývalými detaily.
JWST identifikoval v jeho atmosféře množství molekul a prvků, včetně voda, oxid siřičitý, oxid uhelnatý, sodík, draslík a fragmentované mrakyOxid siřičitý byl poprvé detekován v důsledku chemických reakcí spouštěných hvězdným světlem, což je přímý signál fotochemie v akci, tedy procesu, který je na Zemi spojován s tvorbou ozonu.
Úplný seznam chemických složek umožňuje vědcům odvodit podrobnosti o vzniku a evoluční historii planety WASP-39b. Přesná analýza množství různých prvků podporuje hypotézu, že planeta se zformovala daleko od své hvězdy a v mládí zachytila materiály bohaté na kyslík.
Tato zjištění demonstrují sílu JWST k prozkoumání atmosférické rozmanitosti exoplanet a označují začátek nové éry ve výzkumu menších, skalnatých světů v blízké budoucnosti.
Další fascinující případy: exoplanety s ocasy a unikajícími atmosférami
Jako by toho nebylo málo, rodina WASP zahrnuje ještě extravagantnější jevy, jako například případ WASP-69bTato planeta není jen plynným obrem podobným Jupiteru, ale také ztrácí atmosféru v podobě... vodíkový a héliový ocas až 563.000 XNUMX km dlouhý, poháněný extrémními hvězdnými větry a intenzivním zářením z jeho hvězdy.
WASP-69b je jedním z nejjasnějších příkladů toho, jak hvězdné prostředí ovlivňuje planety a vede k jevům, jako je například fotovypařování a ztrácejí hmotu rychlostí stovek tisíc tun za sekundu.
Detailní studie jejich ocasů také umožňují, aby tyto exoplanety byly použity jako indikátory aktivity a hvězdných větrů jejich hostitelských hvězd, což jsou cenné nástroje pro pochopení jak planet, tak samotných hvězd.
