Webb ujawnia atmosferę egzoplanety, jakiej nigdy wcześniej nie widziano

WASP-39 b to planeta niepodobna do żadnej innej w naszym Układzie Słonecznym – gigant wielkości Saturna, który okrąża swoją gwiazdę bliżej Słońca niż Merkury. Ta egzoplaneta była jedną z pierwszych zbadanych przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, kiedy rozpoczął regularne operacje naukowe. Wyniki podekscytowały społeczność naukową zajmującą się egzoplanetami. Niezwykle czułe instrumenty Webba dostarczyły profil składników atmosfery WASP-39 b i zidentyfikowały mnóstwo zawartości, w tym wodę, dwutlenek siarki, tlenek węgla, sód i potas. Odkrycia dobrze wróżą zdolności instrumentów Webba do prowadzenia szerokiego zakresu badań wszystkich typów egzoplanet, w tym małych, skalistych światów, takich jak te w układzie TRAPPIST-1.

Podczas gdy Webb i inne teleskopy kosmiczne, w tym Hubble i Spitzer, wcześniej ujawniły pojedyncze składniki atmosfery tej gorącej planety, nowe odczyty z Webba dostarczają pełnego menu atomów, cząsteczek, a nawet oznak aktywnej chemii i chmur. Najnowsze dane dają również wskazówkę, jak te chmury mogą wyglądać z bliska: rozbite, a nie pojedynczy, jednolity koc pokrywający planetę.

Szereg bardzo czułych instrumentów teleskopu został skierowany na atmosferę WASP-39 b, „gorącego Saturna” krążącego wokół gwiazdy oddalonej o około 700 lat świetlnych. Odkrycia dobrze wróżą zdolności instrumentów Webba do prowadzenia szerokiego zakresu badań wszystkich typów egzoplanet – planet krążących wokół innych gwiazd – na co liczyła społeczność naukowa. Obejmuje to badanie atmosfer mniejszych, skalistych planet, takich jak te w układzie TRAPPIST-1.

Obserwowaliśmy egzoplanetę za pomocą wielu instrumentów, które razem zapewniają szeroki zakres widma w podczerwieni i wachlarz chemicznych odcisków palców niedostępnych do tej misji. Dane takie jak te zmieniają reguły gry. powiedziała Natalie Batalha, astronom z University of California w Santa Cruz, która przyczynił się i pomógł koordynować nowe badania.

Wśród bezprecedensowych odkryć jest pierwsze wykrycie w atmosferze egzoplanety dwutlenku siarki (SO 2 ), cząsteczki powstałej w wyniku reakcji chemicznych wyzwalanych przez wysokoenergetyczne światło gwiazdy macierzystej planety. Na Ziemi w podobny sposób powstaje ochronna warstwa ozonowa w górnych warstwach atmosfery.

Po raz pierwszy widzimy konkretne dowody fotochemii – reakcji chemicznych inicjowanych przez energetyczne światło gwiazd – na egzoplanetach. Postrzegam to jako naprawdę obiecującą perspektywę dla pogłębienia naszej wiedzy o atmosferach egzoplanet dzięki tej misji. powiedział Shang-Min Tsai, badacz z University of Oxford w Wielkiej Brytanii i główny autor artykułu wyjaśniającego zjawisko pochodzenia dwutlenku siarki w atmosferze WASP-39 b.

Doprowadziło to do kolejnego przełomu: naukowcy zastosowali komputerowe modele fotochemii do danych, które wymagają pełnego wyjaśnienia takiej fizyki. Wynikające z tego ulepszenia modelowania pomogą w zdobyciu technologicznego know-how w celu interpretacji potencjalnych oznak możliwości zamieszkania w przyszłości.

Planety są rzeźbione i przekształcane podczas orbitowania w kąpieli radiacyjnej gwiazdy macierzystej. Na Ziemi te przemiany umożliwiają rozwój życia. powiedział Batalha.

Bliskość planety do gwiazdy macierzystej – osiem razy bliżej niż Merkury do naszego Słońca – sprawia, że ​​jest to również laboratorium do badania wpływu promieniowania gwiazd macierzystych na egzoplanety. Lepsza wiedza o powiązaniach gwiazda-planeta powinna pozwolić na głębsze zrozumienie, w jaki sposób procesy te wpływają na różnorodność planet obserwowanych w galaktyce.

Aby zobaczyć światło z WASP-39 b, Webb śledził planetę, gdy przechodziła przed swoją gwiazdą, pozwalając części światła gwiazdy przefiltrować przez atmosferę planety. Różne rodzaje substancji chemicznych w atmosferze pochłaniają różne kolory widma światła gwiazd, więc brakujące kolory mówią astronomom, które cząsteczki są obecne. Oglądając wszechświat w świetle podczerwonym, Webb może wykryć chemiczne odciski palców, których nie można wykryć w świetle widzialnym. Inne składniki atmosferyczne wykryte przez teleskop Webba to sód (Na), potas (K) i para wodna (H 2 O), potwierdzając wcześniejsze obserwacje z kosmosu i naziemnych teleskopów, a także znajdując dodatkowe odciski palców wody, w tych dłuższych długości fal, których wcześniej nie widziano.

Webb zaobserwował również dwutlenek węgla (CO 2 ) w wyższej rozdzielczości, dostarczając dwa razy więcej danych, niż podał z poprzednich obserwacji . W międzyczasie wykryto tlenek węgla (CO), ale oczywiste sygnatury zarówno metanu (CH 4 ), jak i siarkowodoru (H 2 S) były nieobecne w danych Webba. Jeśli są obecne, cząsteczki te występują na bardzo niskich poziomach. Aby uchwycić to szerokie spektrum atmosfery WASP-39 b, międzynarodowy zespół liczący setki niezależnie przeanalizował dane z czterech precyzyjnie skalibrowanych trybów instrumentu teleskopu Webba.

Przewidywaliśmy, co pokaże nam [teleskop], ale było to dokładniejsze, bardziej zróżnicowane i piękniejsze, niż sądziłem.powiedziała Hannah Wakeford, astrofizyk z University of Bristol w Wielkiej Brytanii, która bada atmosfery egzoplanet.

Posiadanie tak kompletnej listy składników chemicznych w atmosferze egzoplanety daje naukowcom również wgląd w obfitość różnych pierwiastków względem siebie, takich jak stosunek węgla do tlenu lub potasu do tlenu. To z kolei daje wgląd w to, jak ta planeta – i być może inne – uformowała się z dysku gazu i pyłu otaczającego gwiazdę macierzystą w jej młodszych latach. Inwentarz chemiczny WASP-39 b sugeruje historię zderzeń i łączenia mniejszych ciał zwanych planetozymalami, aby stworzyć ostatecznego goliata planety.

Obfitość siarki [w stosunku do] wodoru wskazuje, że planeta prawdopodobnie doświadczyła znacznego nagromadzenia planetozymali, które mogą dostarczać [te składniki] do atmosfery. Dane wskazują również, że tlenu jest dużo więcej niż węgla w atmosferze. To potencjalnie wskazuje, że WASP-39 b pierwotnie uformował się daleko od gwiazdy centralnej.powiedział Kazumasa Ohno, badacz egzoplanet z UC Santa Cruz, który pracował nad danymi Webba.

Przy tak precyzyjnym analizowaniu atmosfery egzoplanet instrumenty teleskopu Webba działały znacznie powyżej oczekiwań naukowców – i obiecują nową fazę eksploracji szerokiej gamy egzoplanet w galaktyce.

Będziemy w stanie zobaczyć pełny obraz atmosfer egzoplanet. To niesamowicie ekscytujące wiedzieć, że wszystko zostanie napisane od nowa. To jedna z najlepszych części bycia naukowcem.powiedziała Laura Flagg, badaczka z Cornell University i członkini międzynarodowego zespołu.

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


Zostań Patronem !

_______________________
Informacje bezpośrednio na Twoją skrzynkę mailową