Iznenađujuća žuta izmaglica sumpor-dioksida u atmosferi gasne „patuljaste“ egzoplanete udaljene oko 96 svetlosnih godina od našeg sopstvenog solarnog sistema čini planetu glavnom metom za naučnike koji pokušavaju da shvate kako se formiraju svetovi.
Astronomi su otkrili planetu, GJ 3470 b, 2012. godine kada je senka planete prešla preko zvezde oko koje kruži. GJ 3470 b se nalazi u sazvežđu Raka i otprilike je upola manji od Neptuna, sa masom 10 puta većom od Zemlje. Tokom proteklih godina, istraživači su prikupili podatke o planeti koristeći svemirske teleskope Hubble i Spitzer, što je kulminiralo parom nedavnih posmatranja sa svemirskim teleskopom James Vebb.
Planete izvan našeg Sunčevog sistema – koje se nazivaju egzoplanete – poput GJ 3470 b su zanimljive teme za istraživače koji proučavaju kako se planete stvaraju. U idealnom slučaju, astronomi hvataju svetlost sa zvezde koja sija kroz ivicu atmosfere planete. Ovo im omogućava da sastave meru komponentne svetlosti ili njenog spektra, očitavanje obeleženo šiljcima i padovima karakterističnim za zanimljive molekule koji se nalaze u toj atmosferi.
„Stvar je u tome što svi gledaju ove planete i često svi vide ravne linije“, kaže profesor astronomije Univerziteta Viskonsin-Medison Tomas Biti. „Ali kada smo pogledali ovu planetu, zaista nismo dobili ravnu liniju.“
Videli su dokaze vode, ugljen-dioksida, metana i sumpor-dioksida, nalaze koje je Beatti predstavio danas u Medisonu na 244. sastanku Američkog astronomskog društva i koje će uskoro objaviti u Astrophisical Journal Letters sa koautorima sa Univerziteta Arizona State, Univerziteta iz Arizone, NASA-in Ejms istraživački centar i druge organizacije. Rad je dostupan na arXiv serveru za preprint.
GJ 3470 b je najlakša i najhladnija (u proseku samo 325 stepeni Celzijusa, ili više od 600 Farenhajta) egzoplaneta koja sadrži sumpor dioksid. Ovo jedinjenje je verovatno znak bujanja aktivnih hemijskih reakcija u atmosferi planete, nastalih kada zračenje njene obližnje zvezde razbije komponente vodonik-sulfida, koje zatim traže nove molekularne partnere.
„Nismo mislili da ćemo videti sumpor-dioksid na ovako malim planetama, i uzbudljivo je videti ovaj novi molekul na mestu koje nismo očekivali, jer nam daje novi način da shvatimo kako su se ove planete formirale“, kaže Beatti, koji je radio kao naučnik za instrumente na svemirskom teleskopu James Vebb pre nego što se pridružio fakultetu UV-Madison. „A male planete su posebno zanimljive, jer njihovi sastavi zaista zavise od toga kako se desio proces formiranja planeta.
Proricanje tog procesa je jedan od fokusa Bitijevog istraživanja. To je pomalo kao špijuniranje pekara samo na početku njihovog posla, a onda ponovo kada dođe vreme za desert.
„Položeni na našem stolu, imamo sve sastojke koji idu u tortu, a imamo i gotov kolač“, kaže on. „Sada, možemo li da shvatimo recept – korake koji su pretvorili sirovine u krajnji proizvod – merenjem onoga što je u torti.“
Astronomi poput Beattija se nadaju da će biti u stanju da urade upravo to: Shvatite recept za formiranje planeta gledajući šta se nalazi u egzoplanetama.
„Otkrivanje sumpordioksida na planeti tako maloj kao što je GJ 3470 b daje nam još jednu važnu stavku na listi sastojaka za formiranje planeta“, kaže Biti.
U slučaju GJ 3470 b, postoje i druge zanimljive karakteristike koje bi mogle pomoći da se ispuni taj recept. Orbita planete oko njene zvezde vodi je skoro preko polova zvezde, što će reći da kruži pod uglom od 90 stepeni u odnosu na očekivanu putanju planeta u sistemu. Takođe je iznenađujuće blizu zvezde, dovoljno blizu da svetlost njene zvezde oduva ogromne količine atmosfere GJ 3470 b u svemir. Planeta je verovatno izgubila oko 40% svoje mase otkako je formirana.
Bliska orbita je znak da je GJ 3470 b nekada bio negde drugde u svom sistemu i da se u nekom trenutku planeta zapetljala u gravitaciju druge i bila uvučena na novu putanju koja ju je na kraju rešila u drugom kraju.
„Ta istorija migracije koja je dovela do ove polarne orbite i gubitka sve ove mase – to su stvari koje obično ne znamo o drugim egzoplanetnim ciljevima koje gledamo“, kaže Beatti. „To su važni koraci u receptu koji je stvorio ovu planetu i može nam pomoći da razumemo kako se prave planete poput nje.“
Uz dalju analizu sastojaka koji ostaju u atmosferi planete i pomoć kolega poput onih u UV-Madison’s Visconsin Centru za istraživanje porekla koji su specijalizovani za proto-planetarne diskove i dinamiku migracije, GJ 3470 b može pomoći Beattiju i drugima da shvate kako planete kao da mora da bude tako ukusno – barem iz perspektive astronoma.
