กล้องโทรทรรศน์ของนาซ่าเผยถึงบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบที่แปลกประหลาด

Send

ในอวกาศเป็นชื่อดาวเคราะห์นอกระบบที่ผิดปกติ Gliese 3470 b (GJ 3470 b.) มันเป็นโลกที่แปลกประหลาดเหมือนลูกผสมระหว่างโลกกับดาวเนปจูน มันมีแกนกลางหินเหมือนโลก แต่ล้อมรอบด้วยบรรยากาศที่ทำจากไฮโดรเจนและฮีเลียม การรวมกันนั้นไม่เหมือนอะไรในระบบสุริยะของเราเอง

ดาวเคราะห์โคจรรอบดาวแคระแดงที่เรียกว่า Gliese 3470 ในกลุ่มดาวมะเร็ง GJ 3470 b มีมวลประมาณ 12.6 โลกซึ่งหมายความว่าอยู่กึ่งกลางระหว่างโลกกับเนปจูน (ดาวเนปจูนมีมวลประมาณ 17 มวลโลก)

ต้องขอบคุณภารกิจของเคปเลอร์เรารู้ว่ามีดาวเคราะห์นอกระบบจำนวนมากในช่วงมวลนี้ เป็นไปได้ว่ามีดาวเคราะห์มากถึง 80% ที่ตกอยู่ในช่วงนี้แม้ว่าภารกิจดาวเคราะห์นอกระบบในอนาคตจะไม่ต้องสงสัยเลยว่า จนถึงขณะนี้นักดาราศาสตร์ยังไม่ได้ดูบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงใดดวงหนึ่งเหล่านี้ได้อย่างดีดังนั้นการก่อตัวของพวกมันจึงค่อนข้างลึกลับ

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและสปิตเซอร์จับมือกันเพื่อดูบรรยากาศของ GJ 3470 b อย่างใกล้ชิดและเป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์สามารถระบุลายนิ้วมือทางเคมีของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์เช่นนี้ สิ่งที่พวกเขาพบคือดาวเคราะห์นั้นมีบรรยากาศที่เก่าแก่และเก่าแก่ของไฮโดรเจนและฮีเลียมโดยไม่มีองค์ประกอบที่หนักกว่าใด ๆ ปรากฏอยู่

และนั่นก็เป็นปริศนาเล็กน้อย

“ เราไม่มีอะไรเช่นนี้ในระบบสุริยะและนั่นคือสิ่งที่ทำให้มันโดดเด่น”
Björn Benneke จาก University of Montreal ในแคนาดา

Half Star, Half Planet?

GJ 3470 b มีบรรยากาศของไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นเหมือนดาวมากกว่าดาวเคราะห์ในบางวิธี ดวงอาทิตย์ของเราคือไฮโดรเจน 73% และที่เหลือก็เป็นฮีเลียมเกือบทั้งหมด มีเพียงส่วนเล็ก ๆ ของดวงอาทิตย์เท่านั้นที่มีองค์ประกอบที่หนักกว่าเช่นออกซิเจนนีออนเหล็กและคาร์บอน ดาวพฤหัสบดีก๊าซและดาวเสาร์ส่วนใหญ่เป็นก๊าซไฮโดรเจนและฮีเลียม แต่พวกมันยังมีสารประกอบอื่น ๆ เช่นมีเธนและแอมโมเนียรวมถึงองค์ประกอบที่หนักกว่า สารประกอบเหล่านั้นแทบขาดใน GJ 3470 b

“ นี่เป็นการค้นพบครั้งใหญ่จากมุมมองการก่อตัวดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์โคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์มากและมีมวลน้อยกว่าดาวพฤหัสถึง 318 เท่ามวลโลก แต่สามารถเร่งบรรยากาศไฮโดรเจน / ฮีเลียมในยุคแรกซึ่งส่วนใหญ่ไม่มีการเจือปนโดยองค์ประกอบที่หนักกว่ากล่าวว่าBjörn Benneke จากมหาวิทยาลัย ทรีลในแคนาดาในการแถลงข่าวของนาซ่า “ เราไม่มีอะไรเช่นนี้ในระบบสุริยะและนั่นคือสิ่งที่ทำให้มันโดดเด่น”

นักดาราศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังงานนี้ได้รวมความสามารถหลายช่วงคลื่นของกล้องโทรทรรศน์อวกาศทั้งสองเพื่อให้ได้ภาพบรรยากาศของ GJ 3470 b พวกเขาทำได้โดยการวัดการดูดกลืนแสงดาวฤกษ์เมื่อดาวเคราะห์นอกระบบเคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์แม่ของมัน พวกเขายังวัดการสูญเสียแสงสะท้อนเมื่อดาวเคราะห์นอกระบบผ่านไปทางดวงดาว พรึบทั้งคู่ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศสังเกต 12 transits และ 20 eclipses

นักดาราศาสตร์ใช้สเปกโทรสโกปีเพื่อระบุลายนิ้วมือทางเคมีของไฮโดรเจนและฮีเลียมในชั้นบรรยากาศและธรรมชาติของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ทำให้สิ่งนี้เป็นไปได้ทั้งหมด เป็นที่ชัดเจนส่วนใหญ่มีหมอกควันเล็กน้อยซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถมองลึกเข้าไปในบรรยากาศ “ เป็นครั้งแรกที่เรามีสเปคโตรสโคปของโลกเช่นนี้” เบเนคกล่าว

แต่สเปกโทรสโกปีนั้นเปิดเผยสิ่งที่ไม่คาดคิด นักดาราศาสตร์คิดว่าพวกเขาพบองค์ประกอบทางเคมีคล้ายกับดาวเนปจูนดาวเคราะห์ที่มีองค์ประกอบที่หนักกว่าเช่นออกซิเจนและคาร์บอน แต่พวกเขากลับพบบรรยากาศที่คล้ายกับดวงอาทิตย์แทน

“ …เราพบบรรยากาศที่ไม่ดีในธาตุหนักซึ่งองค์ประกอบของมันคล้ายกับองค์ประกอบที่ประกอบด้วยไฮโดรเจน / ฮีเลียมของดวงอาทิตย์”
เบ็นเบรนเนคแห่งมหาวิทยาลัยมอนทรีอัลในแคนาดา

“ เราคาดว่าบรรยากาศที่อุดมสมบูรณ์ยิ่งขึ้นในองค์ประกอบที่หนักกว่าเช่นออกซิเจนและคาร์บอนซึ่งก่อตัวเป็นไอน้ำและก๊าซมีเทนซึ่งคล้ายกับที่เราเห็นบนดาวเนปจูน” Benneke กล่าว “ แต่เราพบว่าบรรยากาศที่แย่มากในองค์ประกอบที่หนักซึ่งองค์ประกอบของมันคล้ายกับองค์ประกอบที่ประกอบด้วยไฮโดรเจน / ฮีเลียมของดวงอาทิตย์”

ประกอบมันเข้าด้วยกัน

ตอนนี้นักดาราศาสตร์ได้รับการจัดการที่ดีในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบเนื่องจากพลังที่รวมกันของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและสปิตเซอร์พวกเขาสามารถเริ่มเข้าใจว่าดาวเคราะห์แปลกประหลาดนี้ก่อตัวอย่างไร

GJ 3470 b นั้นตรงกันข้ามกับดาวเคราะห์นอกระบบดวงอื่น นักดาราศาสตร์คิดว่าดาวเคราะห์นอกระบบดวงอื่น ๆ เช่น Hot Jupiters ก่อตัวในระยะที่ห่างจากดวงอาทิตย์มากและจากนั้นก็ย้ายเข้าด้านใน แต่นักดาราศาสตร์คิดว่าดาวเคราะห์นอกระบบนี้ก่อตัวใกล้กับดาวแคระแดงมากใกล้กับตำแหน่งที่มันอยู่ในทุกวันนี้

มันน่าจะก่อตัวขึ้นเป็นวัตถุหินเล็ก ๆ ในตอนแรกล้อมรอบใจกลางดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ในเวลาเดียวกับที่ก่อตัวดาวฤกษ์ มันน่าจะรวบรวมหรือสะสมบรรยากาศของมันจากวัสดุดั้งเดิมในดิสก์ที่ดาวก่อตัวขึ้น และนั่นจะอธิบายบรรยากาศไฮโดรเจน / ฮีเลียมของมันและทำไมมันถึงขาดองค์ประกอบที่หนักกว่า

“ นี่เป็นการค้นพบครั้งใหญ่จากมุมมองการก่อตัวดาวเคราะห์”
BJNNN BENNEKE ของมหาวิทยาลัยมอนทรีออลในแคนาดา

“ เราเห็นวัตถุที่สามารถสะสมไฮโดรเจนจากดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ แต่ไม่หนีไปเป็นดาวพฤหัสร้อน” Benneke กล่าว “ นี่เป็นระบอบการปกครองที่น่าสนใจ”

สิ่งที่อาจเกิดขึ้นก็คือมันยังคงสะสมวัตถุจากดิสก์ แต่ดาวฤกษ์โตเร็วกว่าและดิสก์ก็กระจายไป สิ่งนี้ทำให้ GJ 3470 b ไม่สามารถขยายขนาดใหญ่ขึ้นและกลายเป็นเหมือนยักษ์ก๊าซในระบบสุริยะของเราด้วยองค์ประกอบที่หนักกว่าในชั้นบรรยากาศของพวกเขา

สำหรับตอนนี้ที่นี่เป็นที่ที่เราเข้าใจถึงดาวเคราะห์นอกระบบที่แปลกประหลาดและน่าสนใจ แต่เมื่อกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) เปิดใช้งานแล้วมันจะบอกเราเพิ่มเติม

JWST เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ทรงพลังที่สามารถมองเห็นอินฟราเรดด้วยความไวอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน มันจะสามารถสำรวจบรรยากาศของ GJ 3470 b และดาวเคราะห์นอกระบบอื่น ๆ และเปิดเผยสิ่งต่าง ๆ ที่มองไม่เห็น โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันจะสังเกตเห็นในช่วงความยาวคลื่นที่ทำให้เกิดความสับสนจนเกือบจะโปร่งใส

จากนั้นความเข้าใจของเราเกี่ยวกับดาวเคราะห์นอกระบบทั้งหมดไม่เพียงแค่นี้จะเติบโตใน leaps และขอบเขต