Ο Hubble ανιχνεύει την εξάτμιση ενός πλανήτη πέραν του ηλιακού συστήματος

Από την υπηρεσία διανομής ειδήσεων alphagalileo, 12 Μαρτίου 2003

Περισσότεροι από 100 πλανήτες είναι γνωστοί ότι περιστρέφονται γύρω από άστρα εκτός του Ήλιου μας. Περίπου το 15% από αυτούς βρίσκονται πολύ κοντά στο άστρο τους και περιφέρονται γύρω από αυτό σε λίγες ημέρες, όπως π.χ.  ο πλανήτης HD209458b, που έχει ένα "έτος" διάρκειας μόνο 3,5 ημερών.

Το άστρο HD209458 είναι ένα συνηθισμένο άστρο, παρόμοιο με τον Ήλιο μας, σε μια απόσταση 150 ετών φωτός από τη Γη. Μπορούμε να το δούμε και με απλά κιάλια, στον αστερισμό του Πήγασου. Ο πλανήτης του HD209458b, ανακαλύφθηκε το 1999. Ο πλανήτης αυτός είναι αεριώδης και μεγάλης μάζας σαν τον Δία. Βρίσκεται σε απόσταση μικρότερη από 7 εκατομμύρια χιλιόμετρα από το άστρο του, και ως εκ τούτου θερμαίνεται τρομακτικά από αυτό. Για σύγκριση η Γη βρίσκεται σε απόσταση 150 εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τον Ήλιο.

Ο HD209458b είναι λοιπόν ένας από τους αποκαλούμενους υπέρθερμους πλανήτες σαν το Δία. Κάθε 3,5 ημέρες οι αστρονόμοι παρατηρούν ότι περνάει μπροστά από το άστρο του. Κατά τη διάρκεια λοιπόν της έκλειψης του άστρου, διάρκειας περίπου 3 ωρών, ο πλανήτης κρύβει ένα μικρό μέρος του αστρικού δίσκου, ο οποίος έτσι φαίνεται λίγο αμυδρότερος. Αυτό επιτρέπει να παρατηρήσουμε την ατμόσφαιρα του πλανήτη, διότι αυτή αφήνει τα αποτυπώματά της, στο φως του άστρου που περνάει μέσα από την ατμόσφαιρα. Όπως περίπου το φως του γήινου ηλιοβασιλέματος γίνεται κόκκινο όταν περνάει μέσα από την ατμόσφαιρα της Γης.
   
Η ερευνητική ομάδα που αποτελείται από ερευνητές του Ινστιτούτου Αστροφυσικής του Παρισιού (IAP), του πανεπιστημίου της Αριζόνα, και του παρατηρητήριου της Γενεύης, παρατήρησαν τρεις διαβάσεις του πλανήτη μπροστά από το άστρο. ΟΙ παρατηρήσεις έγιναν στο υπεριώδες μέρος του φάσματος από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble με τον ειδικό φασματογράφο που εγκατέστησαν οι αστροναύτες του Discovery τον Φεβρουάριο του 1997. Στο υπεριώδες μπορούμε να διακρίνουμε το αποτύπωμα που αφήνει το υδρογόνο της ανώτερης ατμόσφαιρας. Πράγματι το υδρογόνο είναι το πιο ελαφρύ και πιο άφθονο στοιχείο. Έτσι καταλαμβάνει τα ψηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας.

Όπως παρατηρείται στο μήκος κύματος των 121,6 νανόμετρων, της λεγόμενης φασματικής γραμμής α-Lyman, ο πλανήτης φαίνεται τεράστιος. " Εκπλαγήκαμε όταν είδαμε ότι η ατμόσφαιρα του υδρογόνου του πλανήτη εκτείνεται πάνω από 200.000 χιλιόμετρα" είπε ο Alfred Vidal-Madjar.

Το αέριο ανιχνεύεται ακόμη και πέρα από το πεδίο της βαρυτικής έλξης του πλανήτη. Φαίνεται να διαφεύγει με ταχύτητα μεγαλύτερη από 100 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο, ωθούμενο από το φως του άστρου.

Οι παρατηρήσεις αυτές απαιτούν λεπτομερή ανάλυση και αναγωγή των δεδομένων για ν' αποκαλύψουν την ύπαρξη του υδρογόνου. "Το πιο δύσκολο έργο είναι να γίνουν οι διορθώσεις που αφορούν τα θερμικά φαινόμενα του ανιχνευτή, καθώς και ν' αφαιρέσουμε το υπόβαθρο που οφείλεται στο υδρογόνο της ανώτερης ατμόσφαιρας της γης, το οποίο είναι επίσης ορατό από το διαστημικό τηλεσκόπιο" εξηγεί ο Jean-Michel Désert, μηχανικός του Ινστιτούτου Αστροφυσικής του Παρισιού.

Ένα απλό μοντέλο επιτρέπει την εξήγηση των παρατηρήσεων. Στην ανώτερη ατμόσφαιρα του πλανήτη, η θερμοκρασία του αερίου αυξάνει, εξαιτίας της θέρμανσης από το αστέρι. Επιπλέον, η βαρυτική έλξη του πλανήτη ελαττώνεται αντισταθμιζόμενη από την έλξη του άστρου, η οποία δημιουργεί μια παλιρροιακή  δύναμη, όμοια με αυτή που προέρχεται από τον Ήλιο και τη Σελήνη και προκαλεί φουσκώματα και βυθίσματα του νερού των ωκεανών. " Η ατμόσφαιρα λοιπόν παραμορφώνεται, και το υδρογόνο ωθείται μακριά από το αστρικό φως και εκτείνεται σε μια τεράστια ουρά, όμοια με εκείνη των κομητών" λέει ο Alain Lecavelier des Etangs του (IAP).

Η ποσότητα του αερίου που διαφεύγει από τον HD209458b μπορεί να υπολογιστεί ότι είναι τουλάχιστον 10.000 τόνοι υδρογόνου ανά δευτερόλεπτο. Αλλά πιθανόν η ροή να είναι πολύ μεγαλύτερη, ο πλανήτης μπορεί να χάνει ένα σημαντικό κλάσμα της μάζας του. Αυτό το φαινόμενο εξάτμισης των πλανητών που βρίσκονται πολύ κοντά στο άστρο τους, εξηγεί τη σπανιότητα των πλανητών που βρίσκονται σε απόσταση μικρότερη των 7εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τα άστρα τους. Οι πλανήτες αυτοί θα μπορούσαν γρήγορα να εξατμιστούν ή να γίνουν εξαιρετικά φτωχοί σε υδρογόνο, με μάζα σαν του δικού μας Ποσειδώνα.

Αναφορά : "An extended upper atmosphere around the extra-solar planet HD209458b, A. Vidal-Madjar A. Lecavelier des Étangs J.-M. Désert, G. Ballester, R. Ferlet, G. Hébrard, & M. Mayor (Nature, Vol. 422, p. 143-146, 13 Mars 2003 )"