Astronoomid on paljastanud NASA James Webbi kosmoseteleskoobi (JWST) esimese foto eksoplaneedist. Pildil on näha Jupiterist seitse korda raskema maailma eredat laigu, mis tiirleb ümber tähe ligi 400 valgusaasta kaugusel. Murranguline tulemus on uusim teleskoobi varajaste eksoplaneetide leidude hulgas ja tehnoloogiate test, mis võimaldavad tulevaste kosmoseteleskoopide abil Maa-sarnaste planeetide otsepildistamist.
"See on erutav," ütles Aarynn Carter, Santa Cruzi California ülikooli astronoom ja osa pilti töötlenud meeskonnast. "Tulemus on ausalt öeldes suurepärane."
JWST, teleskoop aastakümneid tegemisel 2021. aasta detsembris startinud ja praegu Maast miljoni miili kaugusel hõljuv sai täielikult tööle sel suvel. Ta on juba universumi koidikul vaadelnud kaugeid galaktikaid ja teinud suurepäraseid vaateid Jupiterile, muude varajaste tulemuste hulgas. Astronoomide sõnul toimib teleskoop ka eksoplaneetide vaatlemisel oodatust 10 korda paremini.
Uus pilt, mida on kirjeldatud kaasas olev paber postitati eile õhtul võrku, pärineb meeskond astrofüüsiku juhtimisel Sasha Hinkley Ühendkuningriigis Exeteri ülikoolis. Teadlased osutasid JWST-le kiiresti pöörlevale tähele HIP 65426, kus planeet oli juba teadaolevalt olemas; SPHERE instrument Tšiilis väga suurel teleskoobil pildistatud planeet aastal 2017. Hinkley meeskond püüdis testida ja iseloomustada JWST võimet näha planeeti, mida nimetatakse HIP 65426 b.
Astronoomid on otse pildistanud umbes kaks tosinat eksoplaneeti, kuid JWST laiendab oma 6.5 meetri laiuse kuusnurkse peegli abil oma võimekust oluliselt, ületades mis tahes maapealse vaatluskeskuse. "See on lubaduse hetk," ütles Bruce Macintosh, astrofüüsik ja California ülikooli vaatluskeskuse direktor.
Kuum noor hiiglane
HIP 65426 b pildistamiseks blokeeris JWST selle peremeestähe valguse väike mask tuntud kui koronagraaf. See paljastas orbiidil oleva planeedi, mis on tuhandeid kordi tuhmim, nagu "tulekärbes prožektori ümber", ütles Hinkley.
HIP 65426 b tiirleb oma tähest umbes 100 korda kaugemal kui Maa Päikesest, tiirlemiseks kulub 630 aastat. See kaugus tähendab, et planeeti on lihtsam näha vastu tähe sära; mis koos planeedi äärmusliku kuumuse ja seega heledusega – selle kõrvetav temperatuur on umbes 900 kraadi Celsiuse järgi, palavik, mis jäi alles 14 miljoni aasta tagusest kujunemisest – muudab selle otsese pildistamise peamiseks sihtmärgiks. "Selle temperatuur sarnaneb küünla leegiga," ütles Beth Biller, Edinburghi ülikooli astronoom, kes juhtis meeskonda.
JWST suurus ja tundlikkus võimaldasid sellel koguda sellelt planeedilt rohkem valgust, kui ükski varasem vaatluskeskus on saanud. (Selle foto näib teralisem kui SPHERE oma ainult seetõttu, et JWST vaatleb pikemaid infrapuna lainepikkusi.) See võimaldas Hinkleyl, Billeril ja nende meeskonnal täpsustada planeedi massi hinnangut, mille nad määravad umbes seitsme Jupiteri massiga, mis on vähem kui SPHERE hinnangul umbes 10 Nende tulemused aitavad ka tabada planeedi raadiust, mis on 1.4 korda suurem kui Jupiteri oma. Lihtsad planeedi evolutsiooni mudelid ei suuda kergesti seletada selle maailma omaduste kombinatsiooni; Carter märkis, et täpsed uued andmed võimaldavad teadlastel mudeleid üksteise vastu katsetada ja "meie arusaamist karmistada".
HIP 65426 b pinnaomadused ei ole pildil nähtavad, kuid Biller ütles, et see näeb "tõenäoliselt välja vöödega" nagu Jupiter, mille vööde põhjustavad temperatuuri ja koostise kõikumised ning selle atmosfääris võivad olla laigud, mis on põhjustatud tormidest või keeristest.
Hiiglaslik planeet on meile tuttava elu jaoks ebasõbralik, kuid see esindab suurte planeetide klassi, mille kohta teadlased soovivad rohkem teada saada. Jupiter ilmselt mängis võtmerolli meie päikesesüsteemi kujundamisel, mis võib-olla võimaldab elul Maal võimust võtta. "Oleks tore teada, kas see töötab ka teistes päikesesüsteemides," ütles Macintosh.
Kuna JWST on oodatust palju stabiilsem, väidavad teadlased, et see peaks suutma pildistada oodatust väiksemaid eksoplaneete – võib-olla nii väikeseid kui kolmandik Jupiteri massist. "Me võiksime kujutada selliseid asju nagu Neptuun ja Uraan, mida me pole kunagi varem otseselt kujutanud," ütles Emily Rickman, Marylandi kosmoseteleskoobi teadusinstituudi astronoom, mis opereerib JWST-d.
Nüüd, kui JWST-i koronagraaf on läbinud teekatse, arvab Hinkley, et astronoomid hakkavad seda kasutama teiste maailma fotode tegemiseks. Ta loodab teleskoobi eluea lõpuks näha "kindlasti kümneid". "Ma loodan, et see on rohkem nagu sadu."
Kaugesse taevasse piilumine
Lisaks eksoplaneedi fotole teatab Hinkley meeskond lähipäevil, et nad on avastanud kaaslase tähe ümber tiirleva oletatava pruuni kääbuse (mida mõnikord nimetatakse ka "ebaõnnestunud täheks") atmosfäärist hulga molekule. Jupiterist peaaegu 20 korda raskema objekti mass on veidi alla läve, mille puhul tuumasüntees võib alata.
Kasutades JWST-i instrumenti, mis eraldab valguse sagedusi, protsessi, mida nimetatakse spektroskoopiaks, leidsid teadlased vett, metaani, süsinikdioksiidi ja naatriumi, mis kõik ilmnesid enneolematult üksikasjalikult. Samuti avastasid nad pruuni kääbiku kandidaadi atmosfääris suitsutaolisi ränidioksiidi pilvi, millele sellistes objektides varem vihjati, kuid mida pole kunagi kindlaks tehtud. "Minu meelest on see suurim spekter, mis eales tähealuse kaaslasega on saadud," ütles Hinkley. "Me pole kunagi midagi sellist näinud."
Avastus järgneb kuumalt eelmise nädala teatele, kui erinev astronoomide meeskond teatas, et nad on JWST-i kasutanud tuvastada süsinikdioksiidi hiiglaslikul eksoplaneedil nimega WASP-39 b, mis asub Maast 650 valgusaasta kaugusel – see on esimene kord, kui gaasi kunagi eksoplaneedil nähtud. Samuti märkasid nad atmosfääris müsteeriumimolekuli. Sama meeskond uurib ka veel kahte hiiglaslikku maailma, mille tulemusi oodatakse lähikuudel, mis aitavad koostada peaaegu täieliku pildi selliste gaasihiiglaste atmosfääri koostisest. "See on James Webbi jõud," ütles Jacob Bean, Chicago ülikooli astronoom ja meeskonna kaasjuht.
Vaatluste käigus luuakse ka "keemiline inventuur", mis näitab, mida JWST võib tuvastada Maaga sarnasemate väiksemate kiviste maailmade taevas, ütles meeskonna juht. Natalie Batalha, Santa Cruzi astrofüüsik. Ta ütles, et meeskond kavatseb oma eelseisvates gaasihiiglaste vaatlustes "JWST-i piirini suruda", mis "ütleb meile, mida me saame maapealsetel planeetidel teha".
Teised meeskonnad viivad läbi esimesi JWST vaatlusi TRAPPIST-1, suhteliselt lähedal asuv punane kääbustäht, mille ümber tiirleb seitse Maa-suurust kivist maailma. Mitmed neist planeetidest asuvad tähe elamiskõlblikus tsoonis, kus võivad tekkida vedelat vett ja isegi elu soosivad tingimused. Kuigi JWST ei saa planeete otseselt kujutada, aitab spektroskoopia tuvastada nende atmosfääris olevaid gaase - võib-olla isegi vihjeid gaasidele, mis võivad tähistada bioloogilist aktiivsust. "Me tõesti tahame Maad," ütles Macintosh.
