2019.03.17.

Exobolygók légkörét utánozták laboratóriumban

A Jet Propulsion Laboratory kutatói az úgynevezett „forró Jupiter” típusú exobolygók légköri fotokémiai reakcióival kísérleteztek. A forró Jupiter olyan, az anyacsillagához igen közel és gyorsan (néhány napos idővel) keringő nagy tömegű gázbolygó, amelyen a hőmérséklet akár 2800°C is lehet. Mivel ezek a bolygók nagyok és forrók, a megfigyelésük során több adathoz lehet hozzájutni, mint egy apró és hideg bolygóról, ennek köszönhetően vannak információink a légkörükről is. A megfigyelésekből kiderült, hogy a légkör felső rétegei is átlátszatlanok, ezt ugyan meg lehet magyarázni felhőzet jelenlétével, azonban minél kisebb a légnyomás, annál kevésbé tudnak a felhők is kialakulni, így valami egyéb folyamatot sejtettek az átlátszatlanság mögött. Ilyen lehetőséget nyújtanak a felhővé nem összeálló aeroszolok, vagyis apró, mikroszkopikus szemcsék, cseppecskék, molekulák. Azt azonban nem tudtuk, hogy miként születhetnek meg a szükséges aeroszolszemcsék a forró Jupiterek légkörében.

A kutatók speciális kemencében hevítették 600- 1500°C forróra a hidrogén és szén-monoxid gázok keverékét, ezzel a forró Jupiter típusú exobolygók légkörét imitálták, a kemencébe egy oldalsó ablakon át erős ultraibolya sugárzást engedtek be, ez az anyacsillag közelségének hatását utánozta le. Az UV sugárzás hatására a légköri gázok közt speciális reakciók zajlanak le, az eredeti keverékben szén-dioxid és víz keletkeznek, s kisebb mennyiségben metán is kialakult. Az aeroszolképződés egyre intenzívebb lett a hőmérséklet emelkedésével, s 1500°C-on már elkezdtek a szerves aeroszolok kicsapódni. Különösen jelentős volt a víz képződése, ráadásul ehhez a várttal ellentétben elegendő volt, hogy a légkörben azonos mennyiségű oxigén és szén van jelen. A korábbi elképzelések alapján csak akkor feltételezték a víz kialakulását, ha több az oxigén, minta szén. A szén-dioxid spontán is elkezd képződni az ilyen légkörben, azonban az UV-sugárzás hatására igencsak felgyorsul a folyamat.
Az UV sugárzás tehát olyan összetevőnek bizonyult a forró Jupiterek légkörének receptjében, amelynek hatására az átlátszatlanná válhat, s így megmagyarázhatóak az észlelések eredményei.

A forró Jupiterek a 2021-ben felbocsátandó James Webb Űrteleszkóp célpontjai közt is szerepelnek, e műszerrel minden korábbinál részletesebb adatokat kapunk majd az exobolygók légköréről. Addig azonban marad a kemence (lásd a második képen), és ez sem túl egyszerű, hiszen a benne uralkodó hőmérsékleteken számos anyag, így pl. az üveg vagy az alumínium már megolvadnak, így elég sok munkát igényelt, mire a megfelelő kísérleti eljárásokat kialakították. A kutatócsoport tovább folytatja a kísérletezést, az eddigi eredményeikről még január végén a The Astrophysical Journal-ben számoltak be.

További angol nyelvű cikk itt érhető el.

Landy-Gyebnár Mónika
(További fordítások a szerzőtől facebookon:  Égen – Földön – Föld alatt)

Nincs még értékelés

Értékelés

About the Author: