Vesmír nepřestává překvapovat a díky vesmírnému dalekohledu NASA James Webb Space Telescope (JWST) se podařilo odhalit atmosférický původ exoplanety GJ 1214 b. Tyto výsledky zpochybňují dosavadní představy a mění naše vnímání této záhadné třídy planet.
Exoplaneta GJ 1214 b byla více než deset let hádankou, protože její hustý, reflexní oblak způsoboval, že předchozí pozorování byla nejednoznačná. Planeta byla objevena ve vzdálenosti 48 světelných let ve směru souhvězdí Ophiuchus a z hlediska velikosti se nachází mezi Zemí a Neptunem.
Proto se jedná o „subneptun“, tedy třídu exoplanet, které se v naší Sluneční soustavě nevyskytují. K odhalení jejích tajemství vědci použili přístroj MIRI (Mid-Infrared Instrument) na JWST a sledovali dráhu GJ 1214 b kolem její hostitelské hvězdy.
Tento přístup jim umožnil vytvořit podrobnou tepelnou mapu, která zachycuje denní a noční fáze planety v infračerveném záření. Tepelná mapa odhalila překvapivé výsledky. Atmosféra planety skutečně odráží značné množství světla od své hostitelské hvězdy, čímž si udržuje o něco nižší teplotu, než jaké by bylo dosaženo při termodynamické rovnováze.
Existuje výrazný rozdíl v teplotě jak ve dne, tak v noci. Složení atmosféry, složené převážně z těžších druhů, například vody a metanu, silně naznačuje, že se jedná o hydratovanou genezi. Tento objev je zlomovým bodem ve vědě o subneptunech, který nám může poskytnout pohled na jejich vznik a vývoj (stejně jako podivný objekt, který byl spatřen při pohybu rychlostí 1 milion kilometrů za hodinu).
Komplexní studie GJ 1214 b
Subneptuny jsou nejrozšířenější třídou planetárních těles v Galaxii, ale stále zůstávají záhadou. Tyto planety, větší než Země, ale menší než Neptun, mohou znamenat širokou škálu planet, od mini-Neptunů s hustými plynnými obaly až po super-Země s pevnými jádry.
Informace získané z dat GJ 1214 b jsou pro tuto třídu planet klíčové. Atmosférický vodík na planetě ve významném množství chybí, což není předpovědí homologických obálek bohatých na vodík, které převládaly v minulosti.
Naopak přítomnost vody a metanu svědčí o kompaktnější, přesycené atmosféře. Vypovídá to o dlouhotrvajících sporech v literatuře o tom, zda jsou subneptunské planety ledové nebo plynné.
Existují spekulace, že GJ 1214 b by mohla být „vodním světem“, planetou obklopenou rozsáhlými oceány nebo hustou a silně nasycenou atmosférou. Schopnost JWST detekovat světlo tepelné emise a měřit albedo (poměr odraženého světla) vytvořila nový základ pro studium exoplanet.
Pozorování GJ 1214 b jsou prvním krokem ve spektrální analýze nad subneptunickou fázovou křivkou, která kromě tepelné struktury odhaluje i složení atmosféry. Toto zjištění zdůrazňuje úlohu sofistikovaných technologií při řešení kosmických hádanek.
Modely exoplanet odhalují podobnost s Venuší
Pozoruhodným výsledkem je srovnání složení atmosféry GJ 1214 b s Venuší, srovnatelné množství oxidu uhličitého. Nabízí se tak otázka, zda se Země podobá spíše „superVenuši“ než vodní planetě.
Venuše, která má hustou atmosféru CO2, může být použita jako analogie pro studium skleníkového efektu a vývojových trajektorií exoplanet. Kazumasa Ohno z Japonské národní astronomické observatoře sestavil rozsáhlé modely, na nichž lze provádět různé scénáře, za účelem simulace různých atmosférických podmínek.
Každý scénář naznačoval globální atmosféru bohatou na uhlík, což zdůrazňovalo bohatost a proměnlivost podneptunických planet. Everett Schlawin z Arizonské univerzity přirovnal tento úkol k pátrání po jediné zfalšované větě v Tolstého „Vojně a míru“ a poznamenal, že jde o náročný proces, při kterém se dekódují slabé signály ze vzdálených realit.
Nejnovější výsledky testu GJ 1214 b zpochybňují naše chápání vzniku planet i jejich složení a poskytují pohled na celou řadu exoplanet v našem galaktickém okolí. Odhalením více hydratované plynné atmosféry s výraznými tepelnými charakteristikami tato studie uzavírá mezery v chápání subneptuna. S tím, jak vědci odhalují další tajemné sféry (například tyto podivné dvojí oceány), odhalují nové cesty zkoumání neprobádaných koutů našeho vesmíru.