Teleskop kosmiczny CHEOPS, którego centrum operacji naukowych mieści się na Uniwersytecie Genewskim (UNIGE), dostarcza nowych informacji na temat tajemniczej egzoplanety WASP-76b. Ten ultragorący olbrzym charakteryzuje się asymetrią pomiędzy ilością światła obserwowaną na jego wschodnim krańcu – fikcyjnej linii oddzielającej jego nocną stronę od dziennej – a ilością światła obserwowaną na zachodnim krańcu. Uważa się, że tę osobliwość wynika z „chwały”, zjawiska świetlnego podobnego do tęczy, które pojawia się, gdy światło gwiazdy – „słońca”, wokół którego krąży egzoplaneta – odbija się od chmur zbudowane z doskonale jednolitej substancji. Jeśli ta hipoteza się potwierdzi, będzie to pierwsze wykrycie tego zjawiska poza naszym Układem Słonecznym. Wyniki tej pracy, przeprowadzonej we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA) i Uniwersytetem w Bernie (UNIBE), opublikowano w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
WASP-76b to ultragorąca planeta-olbrzym. Krążąc wokół swojej gwiazdy macierzystej dwanaście razy bliżej niż Merkury okrąża nasze Słońce, otrzymuje ponad 4000 razy więcej promieniowania niż Słońce na Ziemi. „Egzoplaneta jest „nadmuchana” przez intensywne promieniowanie swojej gwiazdy. Zatem chociaż jest o 10% mniej masywny od naszego kuzyna Jowisza, jest prawie dwukrotnie większy” – wyjaśnia Monika Lendl, adiunkt w Zakładzie Astronomii Wydziału Nauk UNIGE i współautorka badania.
Od odkrycia w 2013 roku WASP-76b jest przedmiotem intensywnych badań astronomów. Wyłonił się dziwnie piekielny obraz. Jedna strona planety jest zawsze zwrócona w stronę swojej gwiazdy, osiągając temperaturę 2400 stopni Celsjusza. Pierwiastki, które utworzyłyby skały na Ziemi, topią się i wyparowują tutaj, po czym skraplają się na nieco chłodniejszej nocnej stronie, tworząc chmury żelaza, z których kapie deszcz stopionego żelaza.
Kluczowy wkład CHEOPS
Jedną z najbardziej niepokojących obserwacji dla astronomów jest asymetria pomiędzy dwoma terminatorami planety. Terminator to wyimaginowana linia oddzielająca dzienną i nocną stronę planety. W przypadku WASP-76b obserwacje wskazują na wzrost ilości światła z terminatora na wschód od planety w porównaniu z tym na zachód.
Aby rozwiązać tę zagadkę, astronomowie wykorzystali aż dwadzieścia trzy obserwacje za pomocą teleskopu kosmicznego CHEOPS, prowadzone w ciągu trzech lat. Satelita ESA, pilotowany przez Szwajcarię i mający swoje centrum operacji naukowych na Wydziale Astronomii UNIGE, zaobserwował liczne wtórne zaćmienia planety (kiedy przechodzi ona za swoją gwiazdę) oraz kilka krzywych fazowych (obserwacja ciągła podczas pełnego obrotu gwiazdy planeta).
Łącząc te nowe dane z danymi z innych teleskopów (TESS, Hubble i Spitzera), astronomowie byli w stanie wysunąć zaskakującą hipotezę wyjaśniającą nadmierny strumień świetlny po wschodniej stronie planety: „Ten nieoczekiwany blask może być spowodowany przez silne, zlokalizowane i anizotropowe odbicie – tj. zależne od kierunku – co nazywamy chwałą” – wyjaśnia Olivier Demangeon, badacz w Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço w Portugalii i główny autor badania.
Pierwsza poza naszym Układem Słonecznym
Chwały są powszechnym zjawiskiem na Ziemi. Zaobserwowano je także na Wenus. Efekt podobny do tęczy pojawia się, gdy światło odbija się od chmur składających się z idealnie jednolitych kropelek. W przypadku Ziemi kropelki składają się z wody, ale natura tych kropel na WASP-76b pozostaje tajemnicza. Może to być żelazo, ponieważ wykryto je już w niezwykle gorącej atmosferze planety. Wykrycie tego zjawiska na WASP-76b jest pierwszym tego rodzaju zjawiskiem poza naszym Układem Słonecznym.
„Powodem, dla którego nigdy nie zaobserwowano takiej chwały poza naszym Układem Słonecznym, jest to, że zjawisko to wymaga bardzo specyficznych warunków. Po pierwsze, cząstki atmosferyczne muszą być niemal idealnie kuliste, całkowicie jednolite i na tyle stabilne, aby można je było obserwować przez długi czas. Krople te muszą być bezpośrednio oświetlone przez gwiazdę macierzystą planety, a obserwator – w tym przypadku CHEOPS – musi znajdować się we właściwej pozycji” – wyjaśnia Olivier Demangeon.
Wyniki do potwierdzenia
Potrzebne będą dalsze dane, aby z całą pewnością potwierdzić, że ten intrygujący nadmiar światła na wschodnim terminatorze WASP-76b to chwała. Potwierdzenie to świadczyłoby o obecności chmur składających się z idealnie kulistych kropelek, które istnieją od co najmniej trzech lat lub stale się odnawiają. Aby takie chmury się utrzymywały, temperatura atmosfery musiałaby również być stabilna w czasie – co stanowi fascynujący i szczegółowy wgląd w to, co może się dziać na WASP-76b.
Wykrywanie tak drobnych zjawisk z tak dużej odległości umożliwi naukowcom i inżynierom identyfikację innych, równie kluczowych. Na przykład odbicie światła gwiazd od płynnych jezior i oceanów – warunek niezbędny do zamieszkania.