Potraga za planetama izvan našeg Sunčevog sistema revolucionirala je astronomiju. Među najzanimljivijim sistemima otkrili smo takozvane WASP egzoplanete, porodicu svjetova koji i dalje iznenađuju naučnu zajednicu. Njihova studija mijenja naše razumijevanje formiranja planeta, atmosferske hemije i ekstremnih uslova koji se mogu pojaviti drugdje u svemiru.
U ovom članku, detaljno ćemo vas upoznati s WASP egzoplanetima koji su bili predmet nekih od najnevjerovatnijih otkrića posljednjih godina. Vidjet ćete kako su nas ovi plinski divovi, mučeni neobičnim pojavama, natjerali da preispitamo teorije i postavili nova pitanja o raznolikosti i evoluciji planeta u galaksiji.
Šta su WASP egzoplanete i kako su otkrivene?
Egzoplanete WASP dobile su ime po međunarodnom projektu Širokougaona potraga za planetama, saradnju koja koristi automatizovane opservatorije u obje hemisfere za praćenje miliona zvijezda. Ove opservatorije detektuju periodične padove sjaja zvijezda, što obično ukazuje na prolazak planete ispred svoje zvijezde.
Od svog lansiranja, WASP projekat je otkrio hiljade kandidata i potvrdio veliki broj egzoplaneta, od kojih se neke ističu po radikalno drugačijim svojstvima od planeta koje postoje u našem Sunčevom sistemu. Ova otkrića su omogućena tehnikama kao što su tranzitna fotometrija i mjerenja radijalne brzine matičnih zvijezda.
WASP-193b: Planeta lakša od šećerne vate
Jednu od najvećih nedavnih potresa izazvalo je otkriće WASP-193bZamislite kolosalnu planetu, 50% veću od Jupitera, ali sa mnogo manjom masom: samo desetinom mase diva našeg Sunčevog sistema.
Rezultat? Apsurdna gustoća po planetarnim standardima: samo 0,059 grama po kubnom centimetru. Da biste stekli predstavu, to je praktično kao šećerna vata koja lebdi u svemiru! U stvari, samo Kepler-51d nadmašuje WASP-193b po niskoj gustoći, iako je mnogo manji.
Otkriće takve neobičnosti navelo je naučnike da posumnjaju u vlastita mjerenja. Je li to bila greška, instrumentalni kvar ili su zaista gledali u tako spužvastu planetu? Nakon ponavljanja procesa i validacije podataka različitim metodama i opservatorijama, tim je potvrdio da su mjerenja stvarna.
Zašto je WASP-193b tako rijedak? Standardna planetarna fizika ne može objasniti kako se planeta može napuhati do te mjere, a da ne postane nestabilna ili se ne rasprši. Sumnja se da ima ogromnu atmosferu sastavljenu prvenstveno od vodonika i helija, koja se proteže daleko izvan atmosfere bilo kojeg poznatog gasnog diva.
Ovo otkriće zahtijeva detaljnija posmatranja instrumentima poput teleskopa James Webb, jer proučavanje njegove atmosfere može rasvijetliti fenomene planetarne evolucije koje još ne razumijemo.
Kako potvrditi postojanje tako neobične egzoplanete
Potvrđivanje postojanja i karakteristika tako neobične planete zahtijevalo je kombinovanje posmatranja sa više teleskopa i spektrografa. Proces je započeo detekcijom periodičnih tranzita pomoću WASP-South. Veličina planete je potvrđena analizom koliko je svjetlost matične zvijezde oslabila tokom svakog tranzita, a njena masa je potom izračunata korištenjem spektroskopije radijalne brzine.
Ova rigorozna metodologija isključila je alternativna objašnjenja i potvrdila da su padovi sjaja uzrokovani stvarnom planetom, a ne drugim zvjezdanim fenomenima.
Osim toga, saradnja je imala koristi od čileanskih opservatorija poput TRAPPIST-South i SPECULOOS-South kako bi se održao detaljan monitoring, što je ključno za validaciju takvih ekstremnih egzoplaneta.
Atmosfera i sastav WASP-193b
Misterija WASP-193b ide čak i dalje od njene gustoće. Atmosfera, koja je ogromna i sastavljena prvenstveno od vodonika i helija, postavlja ogromna pitanja o tome kako može ostati stabilna i koji ju je mehanizam toliko napuhao.
Trenutni modeli formiranja planeta ne uspijevaju opisati takav objekt. Čak i ako bi se pretpostavilo odsustvo planetarnog jezgra, rezultirajuća gustoća bi i dalje bila neobjašnjivo niska. Za sada, Naučnici ističu da će biti potrebno mnogo više detalja o njegovoj atmosferi kako bi se otkrila njegova historija i evolucija.
Nadalje, istraživači naglašavaju da postojanje WASP-193b dovodi u pitanje granice onoga što shvatamo kao divovske planete i otvara vrata mogućnosti da postoji još mnogo takvih čudnih svjetova koji tek treba da budu otkriveni u našoj galaksiji.
WASP-127b: neviđeni supersonični vjetrovi i atmosferska dinamika
Okrećemo se još jednom od protagonista WASP sistema, a nalazimo WASP-127bTo je takozvani "vrući Jupiter", plinoviti gigantski planet uporediv po veličini s Jupiterom, ali manje masivni i s mnogo bližom orbitom svojoj zvijezdi, što podiže temperature na preko 1.000°C.
Ova egzoplaneta je zadivila astronome zahvaljujući svojim neviđenim atmosferskim uslovima. Dok se dio njegove atmosfere približava Zemlji, ostatak se udaljava neviđenom brzinom, stvarajući supersoničnu ekvatorijalnu mlazni tok koja se okreće brzinom od oko 33.000 kilometara na sat.
Da biste stekli predstavu o magnitudi, najbrži vjetrovi na Saturnu jedva dostižu 1.800 km/h, a na Zemlji, ciklon Olivia iz 1996. godine drži rekord od 408 km/h.
Spektroskopska analiza potvrdila je prisustvo vodene pare i ugljen-monoksida u atmosferi, koji su neophodni za dešifrovanje hemije i porekla ove planete. Otkriće je omogućeno zahvaljujući instrumentima kao što je CRIRES+ na VLT-u, koji omogućavaju da se ovi fenomeni posmatraju uprkos jarkom sjaju matične zvezde.
Jedinstvena prilika za proučavanje dinamike egzoplaneta
WASP-127b predstavlja prirodnu laboratoriju za istraživanje najekstremnijih strana planetarnih atmosfera. Mapiranje supersoničnih vjetrova i varijacija temperature i sastava na različitim geografskim širinama i dubinama atmosfere otvorilo je nove puteve istraživanja.
Čak su i najsuptilniji detalji, poput slabijih signala sa polova – što ukazuje na hladnije regije u poređenju sa ekvatorom – identifikovani, nešto što je do nedavno bilo nezamislivo na planetama koje se nalaze više od 500 svetlosnih godina od Zemlje.
Ovaj napredak u preciznosti pomaže nam da bolje razumijemo kako toplota, elementi i hemijski spojevi cirkulišu na gasovitim gigantskim planetama, testirajući naše modele i obogaćujući naše razumijevanje našeg vlastitog Sunčevog sistema.
WASP-121b: Klimatologija izvan naučne fantastike
Tehnološki napredak, poput ESO-ovog Vrlo velikog teleskopa (VLT), omogućio je analizu atmosfere WASP-121b u tri dimenzije, otkrivajući vremenske obrasce koji izgledaju kao nešto iz naučnofantastičnog romana.
Ova planeta, poznata i kao Tylos, kruži na udaljenosti od samo 900 svjetlosnih godina i smatra se "ultra vrućim Jupiterom" s obzirom na blizinu zvijezde. Godina na WASP-121b traje samo 30 zemaljskih sati i ima ogromnu temperaturnu razliku između hemisfere okrenute prema zvijezdama i noćne hemisfere.
Atmosfersko mapiranje otkrilo je složene mlazne struje i tokove odvojene u različite slojeve, prenoseći materijal sa tople na hladnu stranu. Elementi poput željeza, titana, natrija i vodika otkrivaju složenu strukturu i dinamiku atmosfere.
Iznenađujuće, neki elementi, poput titana, otkriveni su samo u dubokim slojevima ispod mlazne struje, što ukazuje na još bogatiji atmosferski hemijski sastav nego što se očekivalo. Ovo naglašava potencijal za buduća istraživanja s još moćnijim teleskopima poput Ekstremno veliki teleskop (ELT) koji je u izgradnji.
WASP-39b: Molekularni i hemijski katalog teleskopa James Webb
Svemirski teleskop James Webb (JWST) otvorio je novu granicu u proučavanju egzoplaneta i WASP-39b bio je jedan od prvih koji je imao koristi. Ova planeta, veličine Saturna, ali s orbitom mnogo bližom svojoj zvijezdi, snimljena je s neviđenim detaljima.
JWST je identificirao mnoštvo molekula i elemenata u svojoj atmosferi, uključujući voda, sumpor-dioksid, ugljični monoksid, natrij, kalij i fragmentirani oblaciPo prvi put, sumpor-dioksid je otkriven kao rezultat hemijskih reakcija izazvanih zvjezdanom svjetlošću, što je direktan znak djelovanja fotohemije, nečega što se na Zemlji povezuje sa stvaranjem ozona.
Sveobuhvatna lista hemijskih sastojaka omogućava naučnicima da utvrde detalje o formiranju i evolucionoj historiji WASP-39b. Precizna analiza količine različitih elemenata podržava hipotezu da se planeta formirala daleko od svoje zvijezde, zarobljavajući materijale bogate kisikom u svojoj mladosti.
Ovi nalazi pokazuju moć JWST-a da istraži atmosfersku raznolikost egzoplaneta i označavaju početak nove ere u istraživanju manjih, stjenovitih svjetova u bliskoj budućnosti.
Drugi fascinantni slučajevi: egzoplanete s repovima i atmosferama koje izlaze iz njih
Kao da to nije dovoljno, porodica WASP uključuje još ekstravagantnije fenomene, kao što je slučaj WASP-69bOva planeta nije samo plinski div sličan Jupiteru, već i gubi atmosferu u obliku... rep od vodika i helijuma dugačak do 563.000 km, pokretan ekstremnim zvjezdanim vjetrovima i intenzivnim zračenjem sa svoje zvijezde.
WASP-69b je jedan od najjasnijih primjera kako zvjezdana okruženja utiču na planete, uzrokujući pojave poput... fotoevaporacija i gubitak mase brzinom od stotina hiljada tona u sekundi.
Detaljna istraživanja njihovih repova također omogućavaju da se ovi egzoplaneti koriste kao indikatori aktivnosti i zvjezdanih vjetrova njihovih matičnih zvijezda, vrijedni alati za razumijevanje i planeta i samih zvijezda.
