Webb mierzy temperaturę skalistej egzoplanety

Międzynarodowy zespół naukowców wykorzystał Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do pomiaru temperatury skalistej egzoplanety TRAPPIST-1 b. Pomiar opiera się na emisji termicznej planety: energii cieplnej wydzielanej w postaci światła podczerwonego wykrytego przez instrument średniej podczerwieni (MIRI) Webba. Wynik wskazuje, że dzienna strona planety ma temperaturę około 500 kelwinów i sugeruje, że nie ma znaczącej atmosfery.

Jest to pierwsza detekcja jakiejkolwiek formy światła emitowanego przez egzoplanetę tak małą i tak chłodną jak skaliste planety w naszym Układzie Słonecznym. Wynik jest ważnym krokiem w określeniu, czy planety krążą wokół małych Aktywne gwiazdy podobnie jak TRAPPIST-1 może podtrzymywać atmosferę potrzebną do podtrzymania życia. Wróży to również zdolności Webba do charakteryzowania umiarkowanych egzoplanet wielkości Ziemi za pomocą MIRI.

Te obserwacje naprawdę wykorzystują możliwości Webba w średniej podczerwieni. Żaden z poprzednich teleskopów nie miał czułości pozwalającej mierzyć tak słabe światło średniej podczerwieni.mówi Thomas Greene, astrofizyk z NASA Ames Research Center i główny autor badania opublikowano dzisiaj w czasopiśmie Nature.

Skaliste planety krążące wokół ultrachłodnych czerwonych karłów
Na początku 2017 roku astronomowie poinformowali o odkryciu siedem planet skalistych krążący wokół ultrachłodnego czerwonego karła (lub karła M) 40 lat świetlnych od Ziemi. To, co jest niezwykłe w planetach, to ich podobieństwo pod względem wielkości i masy do wewnętrznych, skalistych planet naszego Układu Słonecznego. Chociaż wszystkie krążą znacznie bliżej swojej gwiazdy niż którakolwiek z naszych planet krążących wokół Słońca – wszystkie mogłyby wygodnie zmieścić się na orbicie Merkurego – otrzymują porównywalne ilości energii ze swojej maleńkiej gwiazdy.

TRAPPIST-1 b, najbardziej wewnętrzna planeta, ma odległość orbitalną około jednej setnej orbity Ziemi i otrzymuje około cztery razy więcej energii niż Ziemia otrzymuje od Słońca. Chociaż nie znajduje się w ekosferze systemu, obserwacje planety mogą dostarczyć ważnych informacji o jej siostrzanych planetach, a także o innych systemach karłowatych typu M.

W Drodze Mlecznej jest dziesięć razy więcej takich gwiazd niż Słońce i jest dwa razy więcej skalistych planet niż gwiazd takich jak Słońce. Ale są również bardzo aktywne – są bardzo jasne, gdy są młode, i emitują rozbłyski i promieniowanie rentgenowskie, które mogą zniszczyć atmosferę.wyjaśnia Greene.

Współautorka Elsa Ducrot z Francuskiej Komisji Alternatywnych Energii i Energii Atomowej (CEA) we Francji, która była w zespole, który prowadził wcześniejsze badania systemu TRAPPIST-1, dodała:

Łatwiej jest scharakteryzować planety skaliste wokół mniejszych, chłodniejszych gwiazd. Jeśli chcemy zrozumieć możliwość zamieszkania wokół gwiazd typu M, system TRAPPIST-1 jest świetnym laboratorium. Są to najlepsze cele, jakie mamy do badania atmosfer planet skalistych.

Wykrywanie atmosfery (lub nie)
Wcześniejsze obserwacje TRAPPIST-1 b z Hubble Teleskopy kosmiczne Spitzera nie znalazły dowodów na istnienie rozdętej atmosfery, ale nie były w stanie wykluczyć gęstej.

Jednym ze sposobów zmniejszenia niepewności jest pomiar temperatury planety.

Ta planeta jest pływowo zamknięta, z jedną stroną zwróconą w stronę gwiazdy przez cały czas, a drugą w permanentnej ciemności. Jeśli ma atmosferę do cyrkulacji i redystrybucji ciepła, strona dzienna będzie chłodniejsza niż gdyby nie było atmosfery.mówi Pierre-Olivier Lagage z CEA, współautor artykułu.

Zespół wykorzystał technikę zwaną fotometrią zaćmienia wtórnego, w której MIRI mierzył zmianę jasności z systemu, gdy planeta poruszała się za gwiazdą. Chociaż TRAPPIST-1 b nie jest wystarczająco gorąca, aby emitować własne światło widzialne, ma blask podczerwony. Odejmując jasność gwiazdy (podczas zaćmienia wtórnego) od jasności gwiazdy i planety łącznie, byli w stanie z powodzeniem obliczyć, ile światła podczerwonego emituje planeta.

Pomiar niewielkich zmian jasności
Wykrycie przez Webba wtórnego zaćmienia samo w sobie jest ważnym kamieniem milowym. Ponieważ gwiazda jest ponad 1 razy jaśniejsza od planety, zmiana jasności jest mniejsza niż 0,01%.

Istniała również obawa, że przegapimy zaćmienie. Wszystkie planety przyciągają się nawzajem, więc orbity nie są idealne. Ale to było po prostu niesamowite: czas zaćmienia, który widzieliśmy w danych, pasował do przewidywanego czasu w ciągu kilku minut.powiedział Taylor Bell, doktor habilitowany w Bay Area Environmental Research Institute, który analizował dane.

Zespół przeanalizował dane z pięciu oddzielnych obserwacji zaćmienia wtórnego.

Porównaliśmy wyniki z modelami komputerowymi pokazującymi, jaka powinna być temperatura w różnych scenariuszach. Wyniki są prawie idealnie zgodne z ciałem doskonale czarnym wykonanym z nagiej skały i bez atmosfery do cyrkulacji ciepła. Nie widzieliśmy również żadnych oznak pochłaniania światła przez dwutlenek węgla, co byłoby widoczne w tych pomiarach.wyjaśnił Ducrot.

Badania te zostały przeprowadzone w ramach Webb Gwarantowana obserwacja czasu (GTO) 1177, który jest jednym z ośmiu programów z pierwszego roku nauki Webba, zaprojektowanych w celu pełnego scharakteryzowania systemu TRAPPIST-1. Dodatkowe zaćmienie wtórne Obserwacje TRAPPIST-1 b są obecnie w toku, a teraz, gdy zespół wie, jak dobre mogą być dane, zespół ma nadzieję ostatecznie uchwycić pełną krzywą fazową pokazującą zmianę jasności na całej orbicie. Pozwoli im to zobaczyć, jak zmienia się temperatura z dnia na noc i potwierdzić, czy planeta ma atmosferę, czy nie.

Był jeden cel, o którym marzyłem. I to był ten. Po raz pierwszy możemy wykryć emisję ze skalistej, umiarkowanej planety. To naprawdę ważny krok w historii odkrywania egzoplanet.powiedział Lagage, który pracował nad rozwojem instrumentu MIRI przez ponad dwie dekady.

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę Postaw mi kawę na buycoffee.to


Zostań Patronem !

_______________________
Informacje bezpośrednio na Twoją skrzynkę mailową