Naukowcy odkrywają cząsteczkę, której nigdy nie znaleziono poza naszym Układem Słonecznym, na planecie ze szklanym deszczem

ATLANTA – Egzoplaneta wielkości Jowisza od dawna intryguje astronomów wysokimi temperaturami, silnymi wiatrami i bocznym deszczem szkła. Teraz dane z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba ujawniły kolejną interesującą cechę tej planety, znaną jako HD 189733b: Śmierdzi jak zgniłe jajka.

Naukowcy badający atmosferę planety HD 189733b wykorzystali obserwacje Webba do wykrycia śladowych ilości siarkowodoru – bezbarwnego gazu wydzielającego silny siarkowy zapach, którego nigdy wcześniej nie wykrywano poza naszym Układem Słonecznym. Odkrycie to przyczynia się do poszerzenia wiedzy na temat możliwego składu egzoplanet.

Wyniki opracowane przez wieloinstytucjonalny zespół opublikowano w poniedziałek w czasopiśmie Natura.

Dziwna planeta z zabójczą pogodą

Naukowcy po raz pierwszy odkryli HD 189733b w 2005 roku, a później zidentyfikowali gazowego giganta jako „gorącego Jowisza” – planetę o składzie chemicznym podobnym do Jowisza, największej planety w naszym Układzie Słonecznym, ale o wyższych temperaturach. Znajdująca się zaledwie 64 lata świetlne od Ziemi HD 189733b jest najbliższym gorącym Jowiszem, jakiego astronomowie mogą badać, gdy planeta przechodzi przed swoją gwiazdą. Z tego powodu jest to jedna z najlepiej zbadanych egzoplanet.

„HD 189733 b to nie tylko gazowy olbrzym, ale także „olbrzym” w polu egzoplanet, ponieważ jest jedną z pierwszych odkrytych egzoplanet tranzytowych” – powiedział w e-mailu astrofizyk z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, Guangwei Fu. „To stanowi podstawę naszej wiedzy na temat chemii i fizyki atmosfery egzoplanet” – dodał.

Planeta jest około 10% większa od Jowisza, ale jest znacznie gorętsza, ponieważ znajduje się około 13 razy bliżej swojej gwiazdy niż Merkury od naszego Słońca. Fu powiedział, że planeta HD 189733b potrzebuje tylko dwóch ziemskich dni, aby wykonać jedno okrążenie wokół swojej gwiazdy.

Ta bliskość gwiazdy powoduje, że na planecie panuje upalna średnia temperatura wynosząca 5000 stopni Fahrenheita i silne wiatry, które wysyłają na boki szklane cząstki krzemianu z wysokich chmur otaczających planetę z prędkością 8000 km na godzinę.

Nagły nieprzyjemny zapach

Kiedy astronomowie zdecydowali się użyć teleskopu Webba do zbadania planety i sprawdzenia, co niewidoczne dla ludzkiego oka światło podczerwone może ujawnić w atmosferze HD 189733b, czekała ich niespodzianka.

Fu powiedział, że siarkowodór jest obecny na Jowiszu i spodziewano się go znaleźć na egzoplanetach gazowych olbrzymów, ale dowody na istnienie cząsteczki poza naszym Układem Słonecznym pozostają nieuchwytne.

„Siarkowodór jest jednym z najważniejszych magazynów siarki w atmosferach planet” – powiedział Fu. „Wysoka rozdzielczość i możliwości teleskopu Webba w zakresie podczerwieni pozwalają nam po raz pierwszy wykryć siarkowodór na egzoplanetach, co otwiera nowe okno spektroskopowe. do badania chemii siarki w atmosferze.” „Pomaga nam to zrozumieć, z czego zbudowane są egzoplanety i jak powstały”.

Ponadto zespół wykrył obecność wody, dwutlenku węgla i tlenku węgla w atmosferze planety, powiedział Fu, co oznacza, że ​​cząsteczki te mogą być powszechne w innych egzoplanetach gazowych olbrzymów.

Chociaż astronomowie nie spodziewają się istnienia życia na planecie HD 189733b ze względu na panujące na niej wysokie temperatury, odkrycie na egzoplanecie elementu budulcowego, takiego jak siarka, rzuca światło na powstawanie planet, powiedział Fu.

Siarka jest pierwiastkiem niezbędnym do budowy bardziej złożonych cząsteczek i podobnie jak węgiel, azot, tlen i fosforany naukowcy muszą ją głębiej zbadać, aby w pełni zrozumieć, w jaki sposób powstają planety i z czego są zbudowane.

– Guangwei Fu, astrofizyk

„Siarka jest pierwiastkiem niezbędnym do budowy bardziej złożonych cząsteczek i podobnie jak węgiel, azot, tlen i fosforany naukowcy muszą ją głębiej zbadać, aby w pełni zrozumieć, w jaki sposób powstają planety i z czego są zbudowane” – powiedział Fu.

W atmosferach innych egzoplanet odkryto cząsteczki o wyraźnym zapachu, takie jak amoniak.

Jednak możliwości Webba umożliwiają naukowcom bardziej szczegółową niż dotychczas identyfikację określonych substancji chemicznych w atmosferze wokół egzoplanet.

Planetarne metale ciężkie

W naszym Układzie Słonecznym lodowe olbrzymy, takie jak Neptun i Uran, choć generalnie mniej masywne, zawierają więcej metalu niż gazowi olbrzymy Jowisz i Saturn, które są największymi planetami, co sugeruje, że może istnieć korelacja między zawartością metalu a masą.

Astronomowie uważają, że w powstaniu Neptuna i Urana brała udział większa ilość lodu, skał i metali – a nie gazów, takich jak wodór i hel.

Dane Webba wykazały również, że poziom metali ciężkich w HD 189733b jest podobny do poziomu na Jowiszu.

„Teraz mamy nowy pomiar, który dowodzi, że stężenie metali (na planecie) w rzeczywistości zapewniło bardzo ważny punkt odniesienia w badaniach nad zmianami składu planety wraz z jej masą i promieniem” – powiedział Fu. „Wyniki potwierdzają naszą wiedzę na temat formowania się planet poprzez tworzenie bardziej stałego materiału po utworzeniu początkowego jądra, a następnie w naturalny sposób wzbogacanie go metalami ciężkimi” – dodał.

Teraz zespół będzie poszukiwał śladów siarki na innych egzoplanetach i ustalił, czy wysokie stężenia tego związku wpływają na to, jak blisko formowania się niektórych planet względem gwiazd macierzystych.

„HD 189733b to planeta odniesienia, ale reprezentuje tylko jeden punkt danych” – powiedział Fu. „Tak jak ludzie jako jednostki wykazują unikalne cechy, tak nasze zbiorowe zachowania podlegają wyraźnym trendom i wzorcom. Dzięki większej liczbie zbiorów danych z Internetu chcemy to zrozumieć. jak powstają planety i czy nasz układ… „Układ Słoneczny jest wyjątkowy w galaktyce”.