Satelit CUTE a jeho průzkum „horkých Jupiterů“

Maličký satelit s velikostí krabice od bot (třídy cube 6U, tedy 6x10x10x10 cm) se věnuje zajímavému průzkumu. Doplňuje naše znalosti o zvláštním typu exoplanet, který se nevyskytuje ve Sluneční soustavě. (délka blogu 3 min

Colorado Ultraviolet Transit Experiment (CUTE)

… je malý UV vesmírný teleskop, který byl postaven a testován na Univerzitě v Coloradu (Boulder a Laboratory for Atmospheric and Space Physics - LASP). 

Jeho hlavním cílem je studium některých (jinými a většími teleskopy objevených) exoplanet. 

Jedná se o poměrně malý přístroj, který byl na oběžnou dráhu vypuštěn pomocí rakety  Atlas V 27. září 2021 - stal se spolujezdcem při vypouštění jiného, většího satelitu. 

CUTE oběhne kolem naší planety jednou za 96 minut. Původně byl navržen tak, aby fungoval alespoň 8 měsíců a prostudoval celkem 10 exoplanet. Svou základní misi už dávno splnil a zůstává v provozu dodnes. Očekává se, že by mohl pracovat na oběžné dráze až do roku 2027.

CUTE dokáže zachytit elektromagnetické záření v blízké UV oblasti (s vlnovou délkou 255-330 nm). Může tak provádět spektroskopii atmosfér exoplanet a zkoumat jejich složení a rychlost jejich ztrát. 

Měří například, jakým způsobem se mění světlo, které k nám dopadá z hostitelské hvězdy ve chvílích, kdy její exoplaneta prochází přes hvězdný kotouč. Přitom prochází před hvězdou samozřejmě i ta oblast, která odpovídá atmosféře planety. Křivky signálu se pak vyhodnocují. Satelit přitom musí pozorovat příslušné pásmo elektromagnetického záření po dobu několika oběhů exoplanety kolem její centrální hvězdy. 

Díky tomu, že pozorování neruší naše vlastní atmosféra, může CUTE pozorovat přítomnost takových iontů jako Fe2+, Mg2+, Mg+ nebo OH-. 

Horký Jupiter

“Horký Jupiter” se říká exoplanetám, jejichž hmotnost je přibližně stejná nebo vyšší než hmotnost Jupiteru. Mají poměrně vysokou povrchovou teplotu. To je způsobeno tím, že neobíhají kolem své centrální hvězdy v průměrné vzdálenosti 5 astronomických jednotek (jako náš Jupiter), ale typicky pouze ve vzdálenosti jen asi 0,05 astronomické jednotky (což odpovídá 1/8 vzdálenosti mezi Merkurem a Sluncem). Doba oběhu horkých Jupiterů kolem hvězdy se pohybuje mezi jedním až pěti dny. Planeta tedy poskytuje dostatečně rychle takový počet tranzitů přes kotouč hvězdy, jaký je potřeba k průzkumu satelitem CUTE.

Průzkum horkých Jupiterů

Vědci již dlouho předpokládají, že se vliv blízké hvězdy nutně musí projevit na vlastnostech atmosféry obří planety. Hvězda by mohla atmosféru dokonce úplně odstranit. 

Údaje, které nasbíral satelit CUTE ovšem naznačují, že proces nemusí být tak jednoduchý.

Zdá se, že některé z obřích planet atmosféru ztrácejí … jiné ale ne.

Planeta WASP-189b, která se nachází ve vzdálenosti více než 300 světelných roků, má atmosféru, dosahující teplot 8500 K. To znamená, že je o několik tisíc stupňů teplejší než povrch Slunce.

Pozorování CUTE také naznačují, že plyn uniká z okolí WASP-189b ohromující rychlostí zhruba 400 milionů kilogramů za sekundu.

Jiná exoplaneta s názvem MASCARA-4b, naopak velké a znatelné množství plynu neztrácí. Další planety se nacházejí někde mezi těmito dvěma extrémy. 

Vědci doufají, že by se jim mohlo podařit odhalit, co způsobuje ztráty atmosféry na jedněch planetách, zatímco jiné zůstávají v tomto smyslu nedotčeny. 

Mohlo by to souviset jak s vlastnostmi samotné planety (větší planety generují silnější gravitační sílu nebo magnetické pole), tak s vlastnostmi jejich hvězd (aktivnější hvězdy pravděpodobně způsobují na planetách větší škody).

Budoucnost CUTE

CUTE dnes obíhá ve výšce zhruba 525 kilometrů nad zemským povrchem. Vzhledem ke své jednoduchosti a malým rozměrům samozřejmě nemá vlastní zdroj paliva, který by ho mohl na oběžné dráze udržovat po dlouhou dobu. Očekává se, že do atmosféry vstoupí v roce 2027 a shoří v ní. Do té doby se bude maličký satelit podílet na velké vědě, podobně jako jeho daleko komplexnější příbuzní. 

Zdroje:DOI: 10.3847/2041-8213/acef1c, https://arxiv.org/abs/1302.1466v1, https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/aca8a2/pdf