Zdjęcie w tle:NASA/JPL-Caltech
Na odległej od nas o 150 tysięcy lat świetlnych planecie wielkości Neptuna odkryto parę wodną. Choć nie jest to miejsce nadające się do zamieszkania, to odkrycie pary wodnej na tej klasie obiektów jest unikalne. Co jeszcze ciekawsze, planeta znajduje się w bardzo dziwnym miejscu (wyjątkowo blisko swojej gwiazdy) jak na tak duży obiekt.
Niedawno odkryta planeta TOI-674b to super-Neptun, o masie około 23 mas Ziemi. Można ją znaleźć w gwiazdozbiorze Pompy. Samo odkrycie wody na obiekcie tej klasy jest rzadkością, ale równie warte uwagi jest położenie planety względem jej gwiazdy macierzystej. TOI-674b okrąża czerwonego karła w ciągu około dwóch dni. Znalezienie planety podobnej do Neptuna w obszarze tak blisko gwiazdy jest bardzo rzadkie. Ten obszar wokół gwiazdy nazwano Pustynią Neptunową.
Rozkład masy w funkcji okresu orbitalnego planet (ze zmierzoną masą). Czarnie linie zaznaczają pustynię neptunową. Czerwonym krzyżykiem zaznaczono położenie na wykresie planety NGTS-4b, planeta TOI-674b też powinna znajdować się w tym obszarze.
Nie mamy pewności, dlaczego tak rzadko obserwuje się Neptuny o krótkich orbitach, większość z nich krąży na obrzeżach układów planetarnych. Jeśli jednak pozostałyby blisko swojej gwiazdy, mogłyby zostać pozbawione atmosfery przez promieniowanie i zostałoby z nich tylko skaliste jądro. To czyni odkrycie pary wodnej na TOI-674b jeszcze ciekawszym.
Kolejną rzeczą, która ciekawi naukowców, jest to ile wody, a właściwie lodu jest na TOI-674b. To pytanie jest powiązane z zagadką dotyczącą miejsca, w którym powstał nasz super-Neptun. W szczególności ciekawi nas, po której stronie linii śniegu powstał.
Artystyczna wizja linii śniegu wokół młodej gwiazdy V883 Orionis.
Linia śniegu to odległość od protogwiazdy, poza którą dysk protoplanetarny jest na tyle chłodny, że woda przechodzi w lód. Nazwa jest analogiem do linii wiecznego śniegu na Ziemi. Planety formujące się blisko swojej gwiazdy macierzystej mają zazwyczaj mniej pary wodnej w atmosferze niż te formujące się za linią śniegu. Jeśli dowiemy się ile jest teraz wody na TOI-674b dowiemy się także, gdzie ona powstała. Naukowcy podejrzewają jednak, że super-Neptun prawie na pewno nie powstał tak blisko gwiazdy, tylko już jako planeta emigrował na swoją obecną orbitę.
Para wodna na TOI-674b została odkryta przez doktoranta Jonathana Brande’a z Uniwersytetu w Kansas, który wraz ze swoim promotorem Ianem Crossfieldem analizował widma atmosfery planety uzyskane przez Wide Field Camera 3 na Kosmicznym Teleskopie Hubble’a. Dane zostały zebrane podczas trzech tranzytów planety na tle jej gwiazdy macierzystej.
JAXA/NASATranzyt Wenus na tle Słońca w 2012 roku, uchwycony przez kamery sądy Hinode.
Podczas tranzytu, część promieniowania z gwiazdy przechodzi przez atmosferę planety, zanim dotrze do kamer teleskopu. Wiedząc, jakie długość fali pochłaniają niektóre związki chemiczne, możemy na podstawie analizy widma określić jej jakościowy skład. W tym wypadku badania były o tyle proste, że duży super-Neptun przechodził na tle względnie małego czerwonego karła. Dlatego mogliśmy wykluczyć inne sygnały podobne do wody, np. metanu.
Planety takie jak TOI-674b dostarczają nam informacji nie tylko o innych układach gwiezdnych, ale także pomagają nam zrozumieć nasze gazowe olbrzymy jak Neptun czy Uran. Pod pewnymi względami łatwiej jest wykryć różne substancje chemiczne w atmosferze gorętszych światów w odległych układach planetarnych, ponieważ tworzące je gazy są wzbudzane przez silne promieniowanie z ich gwiazdy macierzystej. Dla kontrastu Uran i Neptun są dość zimne, co sprawia, że trudno na podstawie widma analizować skład ich atmosfery.
