Ένας γιγάντιος εξωπλανήτης στους 4.300 βαθμούς Κελσίου. Ultra hot planet has iron and titanium in its atmosphere

Καλλιτεχνική απεικόνιση του εξωπλανήτη KELT9b και του άστρου του KELT-9 στο φόντο. Artist’s view of a sunset over KELT-9b. The nearby warm blue star covers 35° in the planet’s sky, about 70 times the apparent size of the sun in the Earth’s sky. Under this scorching sun, the planet’s atmosphere is warm enough to shine in reddish-orange tones and vaporize heavy metals such as iron and titanium. © Denis Bajram

Ευρωπαίοι επιστήμονες βρήκαν ότι ένας γιγάντιος εξωπλανήτης είναι τόσο καυτός – η θερμοκρασία του φθάνει τους 4.300 βαθμούς Κελσίου – ώστε στην ατμόσφαιρά του είναι δυνατό να ανιχνευθούν εξαερωμένα μέταλλα, σίδηρος και τιτάνιο. Για πρώτη φορά ανιχνεύονται τέτοια βαριά μέταλλα σε πλανήτη πέρα από το ηλιακό μας σύστημα.

650 light years away from Earth, in the constellation Cygnus, astronomers discovered a Jupiter-mass gas giant: KELT-9b. The exoplanet has a dayside temperature estimated around 4300 degrees Celsius. KELT-9b is hotter than most stars and only about 1000 degrees cooler than the Sun. Animation & illustration: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)

Πρόκειται για τον KELT-9b, έναν αέριο γίγαντα στον αστερισμό του Κύκνου, σε απόσταση περίπου 650 ετών φωτός από τη Γη, ο οποίος είχε ανακαλυφθεί από αμερικανούς αστρονόμους το 2017, αλλά τώρα μελετήθηκε καλύτερα. Αποτελείται κυρίως από υδρογόνο και πιθανώς διαθέτει ένα μικρό στερεό πυρήνα. Είναι ο πιο καυτός εξωπλανήτης που έχει βρεθεί μέχρι σήμερα -πιο καυτός ακόμη και από μερικά άστρα- και ο πρώτος στην ατμόσφαιρα του οποίου βρέθηκαν σίδηρος και τιτάνιο. Ο Ήλιος μας έχει θερμοκρασία περίπου 6.000 βαθμών Κελσίου, αλλά άλλα άστρα είναι αρκετά ψυχρότερα. Όμως η θερμοκρασία του άστρου KELT-9 -του μητρικού άστρου του εξωπλανήτη- ξεπερνά τους 10.000 βαθμούς Κελσίου.

Ο τεράστιος εξωπλανήτης-κόλαση -όπου είναι απίθανο να υπάρχει κάποια μορφή ζωής- έχει τριπλάσια μάζα και διπλάσια διάμετρο από τον Δία, τον γίγαντα του δικού μας ηλιακού συστήματος. Είναι τόσο καυτός, επειδή αντίθετα από τον Δία που ακολουθεί μακρινή τροχιά από τον Ήλιο, περιφέρεται υπερβολικά κοντά στο μητρικό άστρο του KELT-9. Κινείται γύρω από το άστρο του 30 φορές κοντύτερα από ό,τι η Γη γύρω από τον Ήλιο, γι’ αυτό διαγράφει μια πλήρη περιφορά μέσα σε μόνο 36 ώρες (η διάρκεια του έτους του), με την ίδια πάντα πλευρά του να είναι στραμμένη στο άστρο του (σε αυτή τη σκοτεινή πλευρά του η θερμοκρασία εκτιμάται ότι είναι περίπου η μισή, δηλαδή 2.000 βαθμοί Κελσίου).

Ο σίδηρος είναι ένα από τα πιο άφθονα στοιχεία στο σύμπαν, αλλά είναι δύσκολο να ανιχνευθεί σε πιο ψυχρά περιβάλλοντα, επειδή τα άτομά του συνήθως παγιδεύονται μέσα σε άλλα μόρια. Όμως στην περίπτωση του KELT-9b, επειδή έχει τόσο υψηλές θερμοκρασίες, δεν συμπυκνώνονται νέφη στην ατμόσφαιρά του, πράγμα που επιτρέπει στα μεμονωμένα μόρια του σιδήρου και άλλων μετάλλων να «πετάνε σόλο». Το τιτάνιο είχε ανιχνευθεί στην ατμόσφαιρα ενός άλλου εξωπλανήτη στο παρελθόν, αλλά όχι σε ατομική μορφή. Είχαν βρεθεί μόρια διοξειδίου του τιτανίου (ένα άτομο τιτανίου μαζί με δύο άτομα οξυγόνου) στην ατμόσφαιρα του πλανήτη Κέπλερ-13Α.

Η ανίχνευση των χημικών στοιχείων γίνεται μέσω ανάλυσης του φάσματος του φωτός που έρχεται από ένα αντικείμενο στο διάστημα. Κάθε στοιχείο αφήνει το δικό του διακριτό «δαχτυλικό αποτύπωμα» στο φως. Η νέα ανακάλυψη, που παρουσιάσθηκε στο περιοδικό «Nature», έγινε από ερευνητές των Πανεπιστημίων της Βέρνης και της Γενεύης, με επικεφαλής τον καθηγητή Κέβιν Χένγκ και με τη βοήθεια του Εθνικού Τηλεσκοπίου Γαλιλαίος στη Λα Πάλμα των ισπανικών Καναρίων Νήσων.

«Οι θερμοκρασίες του KELT-9b είναι τόσο παράλογες, που παρόλο που πρόκειται για πλανήτη, έχει την ατμόσφαιρα άστρου. Το βασικό μάθημα που μας διδάσκουν οι εξωπλανήτες, είναι ότι δεν αρκεί να κοιτάξει κανείς το δικό μας ηλιακό σύστημα. Υπάρχουν πράγματι εξωπραγματικά πράγματα εκεί έξω», δήλωσε ο Χενγκ. Όπως είπε, προς το παρόν, οι επιστήμονες δεν μπορούν να διανοηθούν πώς μπορεί να μοιάζει μια ατμόσφαιρα με τόσο υψηλή θερμοκρασία (πάντως όχι ευχάριστα…).

Πηγές: H. Jens Hoeijmakers, et al., “Atomic iron and titanium in the atmosphere of the exoplanet KELT-9b,” Nature (2018) - ΑΠΕ-ΜΠΕ