Didžiulis atradimas astronomijoje, o „pati technologija yra stulbinama“ ir pritaikoma gyvybės paieškai: pirmą kartą astronomai aptiko geležies ir titano ne Saulės sistemos planetos atmosferoje

Ši, už maždaug 620 šviesmečių esanti karščiu tvoskianti egzoplaneta, yra, kaip astronomai sako, „ultrakarštasis Jupiteris“. KELT-9b yra dujinė milžinė, kaip Jupiteris mūsų sistemoje, bet gerokai didesnė — triskart masyvesnė ir dukart didesnio diametro už Jupiterį — ir sukasi itin arti KELT-9 žvaigždės.

„Ultrakarštasis Jupiteris“ yra neoficialus karšto Jupiterio tipo egzoplanetų, kurių temperatūra viršija 1 700 °C, pavadinimas. Jie „tokie karšti, kad šiek tiek primena žvaigždes, nors yra planetos,“ Space.com paaiškino tyrime dalyvavęs Kevinas Hengas, Berno universiteto Šveicarijoje astrofizikas. KELT-9b temperatūra gali siekti 4 300 °C.

Dėl tokio rekordinio karščio astronomams pavyko KELT-9b atmosferoje aptikti geležį it titaną. Nors tyrėjai seniai įtarė, kad šių elementų kai kuriose egzoplanetose turėtų būti — geležis yra vienas iš labiausiai paplitusių elementų Visatoje — aptikti vėsenėje aplinkoje ją sunku, nes tada atomai dažniausiai būna „sučiupti kitų molekulių,“ sakė Hengas. Tačiau KELT-9b taip karšta, kad jos atmosferoje nesikondensuoja, ir atskiri geležies ir kitų metalų atomai skraido po vieną.

Egzoplanetos atmosferoje titanas jau buvo pastebėtas anksčiau — bet ne atominės formos. 2017 metų rugsėjį astronomai Hubble kosminiu teleskopu aptiko egzoplanetos Kepler-13A atmosferoje titano dioksidą.

Skirtingus elementus galima nustatyti iš objektų skleidžiamos šviesos spektro. Kadangi egzoplanetos savo šviesos nespinduliuoja, Hengas ir jo tyrėjų komanda tyrė teleskopo duomenis, surinktus planetos tranzito per žvaigždės diską metu.

Hengui ir bendraautoriams nusprendus atlikti tyrimą, šie duomenys jau buvo patogiai surinkti. Kolegoms iš Ženevos universiteto panaudojus spektrinius duomenis vandenilio paieškoms KELT-9b atmosferoje, „jie duomenis laikė stalčiuje, nes ieškoti geležies ar titano nebuvo priežasčių,“ sakė Hengas. „O tada, prieš keletą mėnesių, atlikome teorinę studiją, kurioje buvo prognozuojamas geležies ir titano egzistavimas atmosferoje, ir tai motyvavo paieškas.“

Naudodami metų senumo duomenis, gautus Ispanijoje, La Palmoje esančiu Galileo nacionaliniu teleskopu, tyrėjai per 4 valandas trukusio KELT-9b tranzito metu planetos atmosfera sklidusios šviesos spektre ėmė ieškoti metalų. Šie duomenys buvo surinkti, naudojant HARPS, (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) spektrografijos instrumentą.

„Skirtingi atomai ar molekulės šviesos spektre palieka tik jiems būdingus pėdsakus,“ sakė Hengas. „Jeigu raiška pakankama ir duomenys geri, kiekviena molekulė palieka unikalų piršto atspaudą.“ Norint aptikti geležies ar titano atspaudus — Hengas ir jo komanda jau įtarė, kad KELT-9b atmosferoje jų turėtų būti — reikia „našios kompiuterijos panaudojimo žinių, atidaus spektroskopinių duomenų bazės apdorojimo ir itin priekabaus dėmesio detalėms,“ rašė Hengas Nature.com bloge.

Hengo komanda pagalbos kreipėsi į Simoną Grimmą, Berno universiteto astrofiziką, „kuris (be viso kito) yra atomų ir molekulių absorbcijos linijų skaičiavimo ekspertas,“ rašė Hengas. „Tai suskaičiuoti nėra paprasta, nes reikia įvertinti milijonų ir milijardų spektro linijų stiprį ir formą.“

Ankstesni KLET-9b atmosferos vandenilio tyrimai aptiko stiprią vandenilio absorbcijos liniją ir be sudėtingos tarpusavio koreliacijos analizės, kurią, ieškodama geležies ir titano, turėjo atlikti Hengui ir jo komanda. Rinkusiems duomenis vandenilio paieškoms astronomams „trūko teorinės motyvacijos atlikti rimtas tokių metalų kaip geležis, paieškas,“ rašė Hengas.

Kitas, liepos 2 dieną žurnale Nature Astronomy publikuotas tyrimas parodė, kad vandenilis „kunkuliuoja“ iš KELT-9b atmosferos ir jį susiurbia žvaigždė. „Gali būti, kad tas pats vyksta ir su sunkiais metaliniais elementais (tai yra, sunkesniais už vandenilį – vert. past.], nes taip dramatiškai pabėgdamas, vandenilis paskui save labai aukštai į atmosferą gali „tempti“ ir sunkesnius elementus,“ Space.com laiške dėstė Fei Yan, astronomas iš Max Planck astronomijos instituto ir pagrindinis tyrim autorius.

Nors jau pats savaime geležies ir titano atradimas KELT-9b atmosferoje buvo didžiulis atradimas, Hengas Space.com pasakė, kad ir „ pati technika yra išties stulbinama“. „Tokią pačią techniką naudosime, ieškodami biologijos pėdsakų, ar biožymenų,“ sakė Hengas. „Žemėje manome, tai yra deguonis ir keletas kitų sunkiau aptinkamų molekulių, bet kas yra biožymenys bendrai – nežinome. Žinant tai, … galima panaudoti lygiai tokią pačią techniką šių molekulių nustatymui vėsesnėse, mažesnėse planetose.“

Vargu ar astronomai kokius nors gyvybės ženklus aptiks šioje pragariškoje planetoje, bet Hengas su komanda KELT-9b spektre aptiko kitų įdomių elementų. „Nenoriu per daug atskleisti, bet radome kitų metalų,“ sakė jis. „Taip pat stengiamės gauti Hubble kosminio teleskopo laiko ir panaudoti jį vandens paieškoms. „Galutinis tikslas, – nuodugni planetos cheminė inventorizacija,“. Hubble'as taip pat galės suteikti žinių apie KELT-9b orą. „Šioje planetoje turėtų siausti nuožmios audros,“ sakė jis.

Tyrimas publikuotas rugpjūčio 15 dieną žurnale Nature.

Hanneke Weitering

www.space.com