Metánhiányos exobolygólégkör

571

A NASA Spitzer űrteleszkópjával nyert adatok alapján a Gliese 436 katalógusjelű csillag körül keringő fedési exobolygó légkörében jelentős mennyiségű szén-monoxid található, ugyanakkor nem mutatható ki metán jelenléte, amit Joseph Harrington (University of Central Florida), az eredményt jegyző kutatócsoport vezetője az exeteri egyetemen rendezett Exoclimes elnevezésű konferencián rejtélyesnek ítélt.

A Neptunuszhoz hasonló méretű Gliese 436b mindössze 4,3 millió kilométerre kering hideg, a Földtől 30 fényévre található vörös törpe csillaga körül. A fedési exobolygót 2004-ben fedezték fel, s a detektálása után szinte azonnal célpontja lett egy dedikált, a másodlagos fedések megfigyelését célzó Spitzer-vizsgálatnak. A másodlagos fedés akkor következik be, amikor a bolygó a csillaga mögé kerül. Ez azért érdekes, mert közvetlenül a fedés kezdete előtt, mikor teljes egészében a planéta nappali oldala fordul felénk, együtt lehet észlelni a csillag direkt és a bolygó által visszavert fényét. Ha ebből levonják azt a fényt, amit a csillag egyedül bocsát ki (ez akkor mérhető, mikor a planéta mögötte van), a bolygó infravörös sugárzását kapják, melyben megfigyelhetők a légkör atomjainak és molekuláinak emissziós vonalai. A Gliese 436b atmoszférájának hőmérséklete kicsivel haladja meg a 400 °C-t, ezért, illetve mérete miatt a bolygót az ún. forró neptunuszok közé sorolják.

Fantáziarajz a központi csillaga mögött eltűnő Gliese 436b exobolygóról.

[NASA/JPL/Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)]

A bolygólégkörökre vonatkozó modellek szerint a Gliese 436b planétához hasonló exobolygók hidrogén által dominált atmoszférájának jelentős mennyiségű metánt is kell tartalmaznia, nem lehet benne viszont szén-monoxid. Harrington szerint a Gliese 436b esetében éppen ennek az ellenkezője tapasztalható. A metán jelenléte a 3,6 mikronos infravörös vonala alapján lenne kimutatható, de ez esetben ezen vonal erőssége hétezerszer kisebb volt annál, mint amit vártak. A 4,5 mikronos vonala alapján a szén-monoxid mennyisége ugyanakkor meglepően nagynak adódott. Harrington magyarázata szerint ez azért jelent problémát, mert 900 °C alatt a szén jól meg tudja kötni a hidrogént, amitől csak magasabb hőmérsékleten szabadul meg, s lép reakcióba például a vízmolekulákból szerzett oxigénnel, s képez szén-monoxid molekulákat.

A kérdés tehát az, hogy mi okozhatja a metánhiányt és a szén-monoxid túlgyakoriságát a Gliese 436b-n? Harrington és tanítványa, Kevin Stevenson szerint a metán a bolygó sötét, általunk nem látható oldalán lehet, s amint a szelek a nappali oldalra fújják, a csillag ultraibolya sugárzása szétrombolja a molekulákat. Az elképzelés a bolygó légkörén az elsődleges fedés alatt áthaladó csillagfény elemzésével lenne igazolható. Ekkor a Földről nézve a bolygó atmoszférája vékony gyűrűként tűnne fel a planéta körül. A légkör ezen gyűrűmetszete éppen a terminátoron (a nappal/éjszaka választóvonalon) van, s elképzelhető, hogy itt még megmaradhat a metán. Ha igen, akkor a csillag színképére rakódó abszorpciós vonalai alapján detektálható. A szén-monoxid pedig valószínűleg a légkör alsó, forróbb rétegeiben alakulhat ki, s a komplex áramlási rendszereknek köszönhetően jut feljebb.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2010. április 22-i számában jelent meg.

Forrás:

Hozzászólás

hozzászólás