Οι αστρονόμοι αποκάλυψαν την πρώτη φωτογραφία ενός εξωπλανήτη που τραβήχτηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) της NASA. Η εικόνα δείχνει τη φωτεινή σταγόνα ενός κόσμου επτά φορές βαρύτερου από τον Δία που περιφέρεται γύρω από ένα αστέρι που απέχει σχεδόν 400 έτη φωτός μακριά. Το πρωτοποριακό αποτέλεσμα είναι το πιο πρόσφατο σε μια σειρά από πρώιμα ευρήματα εξωπλανητών από το τηλεσκόπιο και μια δοκιμή τεχνολογιών που θα επιτρέψουν την άμεση απεικόνιση πλανητών που μοιάζουν με τη Γη από μελλοντικά διαστημικά τηλεσκόπια.
«Είναι συναρπαστικό», είπε Aarynn Carter, ένας αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Κρουζ, και μέλος της ομάδας που επεξεργάστηκε την εικόνα. «Το αποτέλεσμα είναι, ειλικρινά, εξαιρετικό».
JWST, ένα τηλεσκόπιο δεκαετίες στα σκαριά που εκτοξεύτηκε τον Δεκέμβριο του 2021 και πλέον επιπλέει ένα εκατομμύριο μίλια από τη Γη, έγινε πλήρως λειτουργικό αυτό το καλοκαίρι. Ήδη, έχει παρατηρήσει μακρινούς γαλαξίες στην αυγή του σύμπαντος και έχει λάβει εξαιρετική θέα του Δία, μεταξύ άλλων πρώιμων αποτελεσμάτων. Οι αστρονόμοι λένε ότι το τηλεσκόπιο έχει επίσης 10 φορές καλύτερη απόδοση από το αναμενόμενο στην παρατήρηση εξωπλανητών.
Η νέα εικόνα, που περιγράφεται στο ένα συνοδευτικό χαρτί αναρτήθηκε στο διαδίκτυο χθες το βράδυ, προέρχεται από μια ομάδα με επικεφαλής τον αστροφυσικό Σάσα Χίνκλεϊ στο Πανεπιστήμιο του Έξετερ στο Ηνωμένο Βασίλειο. Οι ερευνητές κατέδειξαν το JWST στο ταχέως περιστρεφόμενο αστέρι HIP 65426, όπου ήταν ήδη γνωστό ότι υπήρχε ένας πλανήτης. πρώτα το όργανο SPHERE στο Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο στη Χιλή φωτογραφήθηκε ο πλανήτης το 2017. Η ομάδα του Hinkley προσπάθησε να δοκιμάσει και να χαρακτηρίσει την ικανότητα του JWST να βλέπει τον πλανήτη, που ονομάζεται HIP 65426 b.
Οι αστρονόμοι έχουν απαθανατίσει απευθείας περίπου δύο δωδεκάδες εξωπλανήτες, αλλά το JWST θα επεκτείνει σημαντικά την ικανότητα χρησιμοποιώντας τον εξαγωνικό του καθρέφτη πλάτους 6.5 μέτρων, ξεπερνώντας κάθε επίγειο παρατηρητήριο. «Είναι μια στιγμή υπόσχεσης», είπε Bruce Macintosh, αστροφυσικός και εισερχόμενος διευθυντής των Παρατηρητηρίων του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια.
Καυτός νεαρός γίγαντας
Για να φωτογραφίσει το HIP 65426 b, το JWST εμπόδισε το φως του άστρου υποδοχής του χρησιμοποιώντας μια μικρή μάσκα γνωστός ως στεφανογράφος. Αυτό αποκάλυψε τον πλανήτη που βρίσκεται σε τροχιά, ο οποίος είναι χιλιάδες φορές πιο αχνός, σαν «μια πυγολαμπίδα γύρω από έναν προβολέα», είπε ο Χίνκλεϊ.
Το HIP 65426 b περιφέρεται περίπου 100 φορές πιο μακριά από το άστρο του απ' ό,τι η Γη στον ήλιο, και χρειάζονται 630 χρόνια για να ολοκληρωθεί μια τροχιά. Αυτή η απόσταση σημαίνει ότι είναι πιο εύκολο να δεις τον πλανήτη ενάντια στη λάμψη του αστεριού. Αυτό, σε συνδυασμό με την ακραία ζέστη και επομένως τη φωτεινότητα του πλανήτη - έχει μια καυτή θερμοκρασία περίπου 900 βαθμών Κελσίου, ένας πυρετός που έμεινε από τον σχηματισμό του μόλις πριν από 14 εκατομμύρια χρόνια - τον καθιστά πρωταρχικό στόχο για άμεση απεικόνιση. «Έχει θερμοκρασία παρόμοια με τη φλόγα του κεριού», είπε Μπεθ Μπίλερ, ένας αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου που συνηγήθηκε της ομάδας.
Το μέγεθος και η ευαισθησία του JWST του επέτρεψαν να συλλέξει περισσότερο φως από αυτόν τον πλανήτη από ό,τι είχε λάβει οποιοδήποτε προηγούμενο παρατηρητήριο. (Η φωτογραφία του φαίνεται πιο κοκκώδης από αυτή του SPHERE μόνο επειδή το JWST παρατηρεί μεγαλύτερα, υπέρυθρα μήκη κύματος.) Αυτό επέτρεψε στους Hinkley, Biller και την ομάδα τους να βελτιώσουν την εκτίμηση της μάζας του πλανήτη, την οποία συνδέουν σε περίπου επτά μάζες του Δία, λιγότερο από την εκτίμηση του SPHERE για περίπου 10 Τα αποτελέσματά τους βοηθούν επίσης στη μείωση της ακτίνας του πλανήτη, η οποία είναι 1.4 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Δία. Τα απλά μοντέλα της πλανητικής εξέλιξης δεν μπορούν εύκολα να εξηγήσουν τον συνδυασμό ιδιοτήτων αυτού του κόσμου. Ο Κάρτερ σημείωσε ότι τα ακριβή νέα δεδομένα θα επιτρέψουν στους επιστήμονες να δοκιμάσουν μοντέλα μεταξύ τους και «να ενισχύσουν την κατανόησή μας».
Τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας του HIP 65426 b δεν είναι ορατά στην εικόνα, αλλά ο Biller είπε ότι «πιθανώς θα έμοιαζε με λωρίδες» όπως ο Δίας, με ζώνες που προκαλούνται από διακυμάνσεις στη θερμοκρασία και τη σύνθεση και μπορεί να έχει σημεία στην ατμόσφαιρά του που προκαλούνται από καταιγίδες ή δίνες.
Ο γιγάντιος πλανήτης είναι αφιλόξενος για τη ζωή όπως τον γνωρίζουμε, αλλά αντιπροσωπεύει μια κατηγορία μεγάλων πλανητών για τους οποίους οι επιστήμονες επιθυμούν να μάθουν περισσότερα. Μάλλον ο Δίας έπαιξε βασικό ρόλο στη γλυπτική του ηλιακού μας συστήματος, επιτρέποντας ίσως τη ζωή στη Γη να κυριαρχήσει. «Θα ήταν ωραίο να γνωρίζουμε αν αυτό λειτουργεί σε άλλα ηλιακά συστήματα», είπε ο Macintosh.
Επειδή το JWST είναι πολύ πιο σταθερό από το αναμενόμενο, οι επιστήμονες λένε ότι θα πρέπει να είναι σε θέση να φωτογραφίζει μικρότερους εξωπλανήτες από ό,τι αναμενόταν - ίσως τόσο μικρό όσο το ένα τρίτο της μάζας του Δία. «Θα μπορούσαμε να φανταστούμε πράγματα όπως ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός που δεν έχουμε ξαναδεί απευθείας», είπε Έμιλι Ρίκμαν, αστρονόμος στο Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου στο Μέριλαντ, το οποίο λειτουργεί το JWST.
Τώρα που ο κορωνογράφος του JWST πέρασε τη δοκιμή του δρόμου, ο Χίνκλεϊ πιστεύει ότι οι αστρονόμοι θα κάνουν ουρά για να τον χρησιμοποιήσουν για να τραβήξουν απόκοσμες φωτογραφίες. Αναμένει να δει «σίγουρα δεκάδες» μέχρι το τέλος της ζωής του τηλεσκοπίου. «Ελπίζω να είναι περισσότερο από εκατοντάδες».
Κρυφοκοιτάζοντας σε Μακρινούς Ουρανούς
Εκτός από τη φωτογραφία του εξωπλανήτη, η ομάδα του Χίνκλεϊ θα ανακοινώσει τις επόμενες ημέρες ότι ανακάλυψε μια σειρά μορίων στην ατμόσφαιρα ενός ύποπτου καφέ νάνου - μερικές φορές γνωστό ως "αποτυχημένο αστέρι" - που περιστρέφεται γύρω από ένα συνοδό αστέρι. Σχεδόν 20 φορές βαρύτερο από τον Δία, το αντικείμενο έχει μάζα ακριβώς κάτω από το κατώφλι όπου θα μπορούσε να ξεκινήσει η σύντηξη στον πυρήνα του.
Χρησιμοποιώντας ένα όργανο στο JWST που διαλέγει τις συχνότητες του φωτός, μια διαδικασία που ονομάζεται φασματοσκοπία, οι επιστήμονες βρήκαν νερό, μεθάνιο, διοξείδιο του άνθρακα και νάτριο, όλα αποκαλυμμένα σε άνευ προηγουμένου επίπεδο λεπτομέρειας. Ανίχνευσαν επίσης σύννεφα διοξειδίου του πυριτίου που μοιάζουν με καπνό στην ατμόσφαιρα του υποψήφιου καφέ νάνου, κάτι που υπαινίσσονταν προηγουμένως σε τέτοια αντικείμενα, αλλά δεν διαπιστώθηκε ποτέ. «Στο μυαλό μου αυτό είναι το μεγαλύτερο φάσμα που έχει αποκτηθεί ποτέ από έναν υποαστρικό σύντροφο», είπε ο Χίνκλεϊ. «Δεν έχουμε ξαναδεί κάτι παρόμοιο».
Η ανακάλυψη έρχεται μετά από μια ανακοίνωση της περασμένης εβδομάδας, όταν μια διαφορετική ομάδα αστρονόμων ανέφερε ότι χρησιμοποίησαν το JWST για να ανίχνευση διοξειδίου του άνθρακα σε έναν γιγάντιο εξωπλανήτη που ονομάζεται WASP-39 b που βρίσκεται 650 έτη φωτός από τη Γη — η πρώτη φορά που το αέριο έχει δει ποτέ σε έναν εξωπλανήτη. Εντόπισαν επίσης ένα μυστήριο μόριο στην ατμόσφαιρα. Η ίδια ομάδα μελετά επίσης δύο ακόμη γιγάντιους κόσμους, με αποτελέσματα που αναμένονται τους επόμενους μήνες που θα βοηθήσουν στη δημιουργία μιας σχεδόν ολοκληρωμένης εικόνας της ατμοσφαιρικής σύνθεσης γιγάντων αερίου όπως αυτοί. «Αυτή είναι η δύναμη του Τζέιμς Γουέμπ», είπε Τζέικομπ Μπιν, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο και συναρχηγός της ομάδας.
Οι παρατηρήσεις θα δημιουργήσουν επίσης έναν «χημικό κατάλογο» που θα δείξει τι μπορεί να ανιχνεύσει το JWST στους ουρανούς μικρότερων βραχωδών κόσμων που μοιάζουν περισσότερο με τη Γη, δήλωσε ο επικεφαλής της ομάδας Natalie Batalha, αστροφυσικός στο Santa Cruz. Είπε ότι η ομάδα σχεδιάζει να «σπρώξει το JWST στα όριά του» στις επερχόμενες παρατηρήσεις γιγάντων αερίων, οι οποίες «θα μας πουν τι μπορούμε να κάνουμε σε επίγειους πλανήτες».
Άλλες ομάδες διεξάγουν τις πρώτες παρατηρήσεις JWST του TRAPPIST-1, ένα σχετικά κοντινό κόκκινο νάνο αστέρι που περιφέρεται γύρω από επτά βραχώδεις κόσμους στο μέγεθος της Γης. Αρκετοί από αυτούς τους πλανήτες βρίσκονται στην κατοικήσιμη ζώνη του άστρου, όπου μπορεί να είναι δυνατές συνθήκες που ευνοούν το υγρό νερό και ακόμη και τη ζωή. Ενώ το JWST δεν μπορεί να απεικονίσει απευθείας τους πλανήτες, η φασματοσκοπία θα βοηθήσει στον εντοπισμό των αερίων στην ατμόσφαιρά τους - πιθανώς ακόμη και υπαινιγμούς αερίων που θα μπορούσαν να σημαίνουν βιολογική δραστηριότητα. «Αυτό που πραγματικά θέλουμε είναι η Γη», είπε ο Macintosh.
