Astronomové učinili průlomový objev pomocí vesmírného dalekohledu Jamese Webba: první potvrzená detekce plynu sirovodíku v atmosférách tří masivních exoplanet obíhajících kolem hvězdy HR 8799. Nález poskytuje důležitý důkaz o tom, jak se tito plynní obři formovali, což naznačuje, že nashromáždili pevné materiály v rané fázi svého vývoje – proces, který by mohl objasnit vznik planet v celém vesmíru.
Systém HR 8799: Unikátní laboratoř
HR 8799 je relativně mladá hvězda, stará pouhých 30 milionů let a nachází se přibližně 129 světelných let daleko v souhvězdí Pegasa. Na rozdíl od většiny exoplanet, které jsou objeveny nepřímo, jsou čtyři planety obíhající kolem HR 8799 (b, c, dae) přímo viditelné prostřednictvím výkonných dalekohledů. Tyto super-Jupitery mají hmotnost pět až desetkrát větší než Jupiter a obíhají v obrovských vzdálenostech od své hvězdy – asi 15krát dále, než je Země od Slunce.
Tento systém je pozoruhodný tím, že je jediným v současnosti známým domovem čtyř obrovských plynových obrů. Tento objev vyvolává zásadní otázky o tom, jak takové systémy vznikají, vzhledem k tomu, že většina ostatních pozorovaných exoplanetárních systémů má méně nebo menší měsíce.
Síra jako klíčový indikátor tvorby pevných látek
Výzkumný tým vedený Dr. Jeanem-Baptistem Ruffiem z Kalifornské univerzity v San Diegu využil výjimečné citlivosti Webbova teleskopu k analýze složení atmosféry planet c, dae. Najít klíč? Přítomnost plynného sirovodíku (H2S).
Proč je síra důležitá? Na rozdíl od uhlíku nebo kyslíku, které mohou pocházet z plynu nebo pevných materiálů v protoplanetárním disku, by síra v takových vzdálenostech od hvězdy musela pocházet z pevných materiálů. Sírový plyn při takových teplotách nepřežije. To znamená, že planety při svém vzniku akumulovaly síru ve formě částic.
“Je nemožné, aby tyto planety akreovaly síru jako plyn,” vysvětlil Dr. Jerry Xuan, postdoktorand na UCLA a Caltech.
Tým vyvinul nové techniky analýzy dat k extrakci slabých signálů z pozorování Webba, vzhledem k tomu, že planety jsou asi 10 000krát slabší než jejich hvězda.
Univerzální trendy v planetárním složení
Poměr síry k vodíku a také uhlíku a kyslíku je u těchto exoplanet výrazně vyšší než u samotné HR 8799, což ukazuje na jasný rozdíl ve složení mezi planetami a jejich mateřskou hvězdou.
Je zajímavé, že stejný vzorec obohacování těžkými prvky je také pozorován u Jupiteru a Saturnu v naší vlastní sluneční soustavě. To naznačuje, že planety v různých systémech mohou vznikat s podobnou tendencí akumulovat těžké prvky v přibližně stejných poměrech.
“Není snadné vysvětlit rovnoměrné obohacování uhlíkem, kyslíkem, sírou a dusíkem pro Jupiter, ale skutečnost, že to vidíme v jiném systému, naznačuje, že na formování planet existuje něco univerzálního,” řekl Dr Xuan.
Budoucí důsledky pro hledání planet podobných Zemi
Metody použité v této studii – vizuální a spektrální oddělení planet od jejich hvězd – budou rozhodující pro budoucí výzkum exoplanet. Přestože se v současné době omezují na plynné obry, jak se dalekohledy zdokonalují, vědci očekávají, že tyto techniky použijí k podrobnému studiu planet podobných Zemi.
Nalezení analogů Země zůstává dlouhodobým cílem a vědci odhadují, že to může trvat desítky let, než získají spektrum planety podobné Zemi a začnou pátrat po potenciálních biologických signaturách v její atmosféře. Tyto objevy jsou však významným krokem k dosažení tohoto konečného cíle.
Závěrem, detekce sirovodíku v atmosférách plynných obrů HR 8799 potvrzuje, že tyto planety vznikly narůstáním pevných materiálů, což přispívá k rostoucím důkazům o univerzálních vzorcích při formování planet. Tento průlom poskytuje cenné informace pro budoucí hledání exoplanet a přibližuje nás k pochopení rozmanitosti planetárních systémů mimo naši vlastní.
