Z odkrywaniem egzoplanet początkowo było tak samo. Nagle bowiem okazało się, że we wszechświecie owszem występują planety podobne do tych, które znajdują się w Układzie Słonecznym, ale jednak całymi setkami odkrywano takie, o których istnieniu nikt nawet nie myślał. W ten sposób udało się znaleźć gorące jowisze – gazowe olbrzymy, które zamiast trzymać się z daleka od swojej gwiazdy, niemalże ocierają się o jej powierzchnie okrążając ją w ciągu zaledwie kilku dni czy nawet kilku godzin, superziemie – planety skaliste większe i masywniejsze od Ziemi, mini-neptuny, czy planety tak rozpalone, że jedna ich strona (ta zwrócona do gwiazdy) jest jednym wielkim oceanem lawy, a druga jest niemalże zmrożona.
Jak poznać atmosferę egzoplanety z odległości lat świetlnych?
Z czasem dzięki obserwacjom tranzytów planet na tle tarczy gwiazdy macierzystej naukowcy zaczęli prowadzić obserwacje otaczających je atmosfer. Kiedy planeta przesłania tarczę gwiazdy, część emitowanego przez gwiazdę światła przelatuje przez cienką warstwę atmosfery planety i dociera do nas zmieniona przez związki chemiczne w niej zawarte. Z takiego sygnału wystarczy odjąć skład chemiczny gwiazdy i mamy oto informacje o składzie chemicznym atmosfery planety. Chińscy naukowcy właśnie w ten sposób dokonali zaskakującego odkrycia dotyczącego atmosfery egzoplanety MASCARA-4b.
Atmosfera egzoplanety z zaskakująco ciężkimi pierwiastkami
Wyobraźmy sobie, że spoglądamy w widmo atmosfery planetarnej i dostrzegamy jej poszczególne elementy składowe. Wiadomo, że najwyraźniejszy sygnał dadzą te pierwiastki i związki chemiczne, których w atmosferze jest najwięcej. Im mniej danego związku, tym sygnał od niego będzie naturalnie słabszy. Siłą rzeczy nikt się nie spodziewa jakichś szczególnie ciężkich pierwiastków w atmosferze egzoplanety.
Tymczasem w atmosferze oddalonej od nas o 557 lat świetlnych planety MASCARA-4b chińscy astronomowie odkryli wyraźny sygnał pochodzący od samaru. Jest to jak na razie najcięższy pierwiastek odkryty w atmosferze jakiejkolwiek egzoplanety. Pierwiastek ten występuje np. w skorupie ziemskiej w ilości 7,9 części na milion.
MASCARA-4b nie przypomina jednak Ziemi. Jest to ultragorący jowisz krążący bardzo blisko swojej gwiazdy. Temperatura powierzchni skrywającej się pod rozległą atmosferą wynosi około 2000°C. Mimo tego, jak wskazują naukowcy samar powinien występować w atmosferze planety w niewielkiej ilości i powinien być trudny do zauważenia. Mimo tego dane z Bardzo Dużego Teleskopu w Chile pozwoliły dostrzec zarówno samar, jak i inne ciężkie pierwiastki, takie jak chociażby bar i to w górnych warstwach atmosfery, podczas gdy naukowcy spodziewają się ich w niższych warstwach, gdzie panuje wysokie ciśnienie.
To zaskakujące odkrycie pozwala nam jednak lepiej poznać samą planetę. Zważając na to, że samar zazwyczaj chętnie wchodzi w reakcje z wodą i tlenem, jego obecność w górnych warstwach atmosfery wskazuje, że ani jednego ani drugiego na powierzchni tego konkretnego gorącego jowisza raczej nie znajdziemy.