Exoplaneta WASP-96 b (widmo transmisji NIRISS)

Widmo transmisyjne wykonane z pojedynczej obserwacji przy użyciu kamery Webba Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) ujawnia charakterystykę atmosferyczną egzoplanety z gorącym gazem WASP-96b.

Widmo transmisyjne jest tworzone przez porównanie światła gwiazd przefiltrowanego przez atmosferę planety podczas jej przemieszczania się z niefiltrowanym światłem gwiazdy wykrytym, gdy planeta znajduje się obok gwiazdy. Każdy ze 141 punktów danych (białe kółka) na tym wykresie reprezentuje ilość światła o określonej długości fali, która jest blokowana przez planetę i pochłaniana przez jej atmosferę. W tej obserwacji długości fal wykrywane przez NIRISS wahają się od 0,6 mikrona (czerwony) do 2,8 mikrona (w bliskiej podczerwieni). Ilość zablokowanego światła gwiazd waha się od około 13 600 części na milion (1,36 procent) do 14 700 części na milion (1,47 procent).

Naukowcy są w stanie wykryć i zmierzyć obfitość kluczowych gazów w atmosferze planety na podstawie wzorca absorpcji – lokalizacji i wysokości pików na wykresie: każdy gaz ma charakterystyczny zestaw absorbowanych długości fal. Temperaturę atmosfery można obliczyć częściowo na podstawie wysokości szczytów: gorętsza planeta ma wyższe szczyty. Inne cechy, takie jak obecność zamglenia i chmur, można wywnioskować na podstawie ogólnego kształtu różnych części widma.

Szare linie rozciągające się powyżej i poniżej każdego punktu danych to słupki błędów, które pokazują niepewność każdego pomiaru lub rozsądny zakres rzeczywistych możliwych wartości. Jak na jedną obserwację, błąd tych pomiarów jest niezwykle mały.

Niebieska linia to najlepiej dopasowany model, który uwzględnia dane, znane właściwości WASP-96 b i jej gwiazdy (np. rozmiar, masa, temperatura) oraz zakładane charakterystyki atmosfery. Naukowcy mogą zmieniać parametry w modelu – zmieniając nieznane cechy, takie jak wysokość chmur w atmosferze i obfitość różnych gazów – aby uzyskać lepsze dopasowanie i lepiej zrozumieć, jak naprawdę wygląda atmosfera. Różnica między pokazanym tutaj najlepiej dopasowanym modelem a danymi odzwierciedla po prostu dodatkową pracę, którą należy wykonać przy analizie i interpretacji danych oraz planety.

Choć pełna analiza widma wymaga dodatkowego czasu, można wyciągnąć szereg wstępnych wniosków. Oznaczone piki w widmie wskazują na obecność pary wodnej. Wysokość szczytów wody, która jest mniejsza niż oczekiwano na podstawie wcześniejszych obserwacji, jest dowodem na obecność chmur, które tłumią cechy pary wodnej. Stopniowe nachylenie lewej strony widma (krótsze fale) wskazuje na możliwe zamglenie. Wysokość pików wraz z innymi charakterystykami widma jest wykorzystywana do obliczenia temperatury atmosferycznej około 725°C.

Jest to najbardziej szczegółowe widmo transmisyjne podczerwieni egzoplanety, jakie kiedykolwiek zebrano, pierwsze widmo transmisyjne obejmujące fale o długości większej niż 1,6 mikrona z tak wysoką rozdzielczością i dokładnością, a także pierwsze obejmujące cały zakres długości fal od 0,6 mikrona (światło widzialne czerwone) do 2,8 mikrona (w bliskiej podczerwieni) w jednym ujęciu. Szybkość, z jaką badacze byli w stanie dokonać pewnych interpretacji widma, jest kolejnym dowodem jakości danych. Obserwacji dokonano przy użyciu trybu Single-Object Slitless Spectroscopy (SOSS) NIRISS, który polega na uchwyceniu widma pojedynczego jasnego obiektu, takiego jak gwiazda WASP-96, w polu widzenia.

WASP-96 b to egzoplaneta z gorącym gazem, która krąży wokół gwiazdy podobnej do Słońca, oddalonej o około 1150 lat świetlnych, w konstelacji Feniksa. Planeta krąży bardzo blisko swojej gwiazdy (mniej niż 1/20 odległości między Ziemią a Słońcem) i wykonuje jedną orbitę w czasie krótszym niż 3½ ziemskiego dnia. Odkrycie planety, oparte na obserwacjach naziemnych, ogłoszono w 2014 roku. Gwiazda WASP-96 jest nieco starsza od Słońca, ale ma mniej więcej ten sam rozmiar, masę, temperaturę i kolor.

Ilustracja tła WASP-96 b i jego gwiazdy opiera się na obecnym zrozumieniu planety zarówno na podstawie spektroskopii NIRISS, jak i wcześniejszych obserwacji naziemnych i kosmicznych. Webb nie uchwycił bezpośredniego obrazu planety ani jej atmosfery.