Tähtitieteilijät ovat paljastaneet NASAn James Webb -avaruusteleskoopin (JWST) ottaman ensimmäisen valokuvan eksoplaneettasta. Kuvassa näkyy Jupiteria seitsemän kertaa raskaamman maailman kirkas möykky, joka kiertää tähteä lähes 400 valovuoden päässä. Uraauurtava tulos on viimeisin kaukoputken varhaisten eksoplaneettojen löydöistä ja tekniikoiden testi, jotka mahdollistavat Maan kaltaisten planeettojen suoran kuvantamisen tulevilla avaruusteleskoopeilla.
"Se on innostavaa", sanoi Aarynn Carter, tähtitieteilijä Kalifornian yliopistossa Santa Cruzissa ja osa kuvan käsittelijää. "Tulos on rehellisesti sanottuna erinomainen."
JWST, kaukoputki vuosikymmeniä valmisteilla joulukuussa 2021 laukaisu, joka nyt kelluu miljoonan mailin päässä Maasta, otettiin täysin käyttöön tänä kesänä. Se on jo havainnut kaukaisia galakseja universumin kynnyksellä ja ottanut upeita näkymiä Jupiterista, muiden aikaisten tulosten joukossa. Tähtitieteilijät sanovat, että teleskooppi toimii myös 10 kertaa odotettua paremmin eksoplaneettojen tarkkailussa.
Uusi kuva, joka on kuvattu kohdassa mukana oleva paperi julkaistu verkossa viime yönä, tulee osoitteesta tiimi astrofyysikon johdolla Sasha Hinkley Exeterin yliopistossa Isossa-Britanniassa. Tutkijat osoittivat JWST:n nopeasti pyörivään tähteen HIP 65426, jossa planeetan tiedettiin jo olevan olemassa. ensin SPHERE-instrumentti Very Large Telescopessa Chilessä valokuvataan planeetta vuonna 2017. Hinkleyn tiimi yritti testata ja karakterisoida JWST:n kykyä nähdä planeetta, nimeltään HIP 65426 b.
Tähtitieteilijät ovat kuvanneet suoraan noin kaksi tusinaa eksoplaneettaa, mutta JWST laajentaa kapasiteettiaan huomattavasti käyttämällä 6.5 metriä leveää kuusikulmaista peiliään, mikä ohittaa kaikki maanpäälliset observatoriot. "Tämä on lupauksen hetki", sanoi Bruce Macintosh, astrofyysikko ja Kalifornian yliopiston observatorioiden tuleva johtaja.
Kuuma nuori jättiläinen
HIP 65426 b:n kuvaamiseksi JWST esti sen isäntätähden valon käyttämällä pieni naamio tunnetaan koronagrafina. Tämä paljasti kiertävän planeetan, joka on tuhansia kertoja himmeämpi, kuin "tulikärpäsen valonheittimen ympärillä", Hinkley sanoi.
HIP 65426 b kiertää noin 100 kertaa kauempana tähdestään kuin Maa Auringosta, joten kiertoradan suorittaminen kestää 630 vuotta. Tämä etäisyys tarkoittaa, että planeetta on helpompi nähdä tähden häikäisyä vasten; mikä yhdistettynä planeetan äärimmäiseen lämpöön ja siten kirkkauteen – sen paahtavan lämpötila on noin 900 celsiusastetta, kuume, joka jäi jäljelle sen muodostumisesta vain 14 miljoonaa vuotta sitten – tekee siitä ensisijaisen kohteen suoralle kuvantamiselle. "Sen lämpötila on samanlainen kuin kynttilän liekillä", sanoi Beth Biller, Edinburghin yliopiston tähtitieteilijä, joka johti ryhmää.
JWST:n koko ja herkkyys mahdollistivat sen, että se keräsi enemmän valoa tältä planeetalta kuin mikään aikaisempi observatorio on saanut. (Sen kuva näyttää rakeisemmalta kuin SPHEREn vain siksi, että JWST tarkkailee pidempiä infrapuna-aallonpituuksia.) Tämän ansiosta Hinkley, Biller ja heidän tiiminsä pystyivät tarkentamaan arviota planeetan massasta, jonka he pitävät noin seitsemässä Jupiterin massassa, mikä on pienempi kuin SPHEREn arvio noin 10. Niiden tulokset auttavat myös naulaamaan planeetan säteen, joka on 1.4 kertaa Jupiterin säde. Planeetan evoluution yksinkertaiset mallit eivät voi helposti selittää tämän maailman ominaisuuksien yhdistelmää; Carter huomautti, että tarkat uudet tiedot antavat tutkijoille mahdollisuuden testata malleja toisiaan vastaan ja "kiristää ymmärrystämme".
HIP 65426 b:n pinnan piirteet eivät näy kuvassa, mutta Biller sanoi, että se "näyttäisi luultavasti vyöhykkeeltä" kuten Jupiter, jossa lämpötilan ja koostumuksen vaihteluista johtuvat hihnat ja sen ilmakehässä saattaa olla myrskyjen tai pyörteiden aiheuttamia pisteitä.
Jättimäinen planeetta ei ole vieraanvarainen elämälle sellaisena kuin me sen tunnemme, mutta se edustaa suurten planeettojen luokkaa, josta tiedemiehet ovat innokkaita oppimaan lisää. Jupiter luultavasti oli avainasemassa Aurinkokuntamme veistämisessä, mikä mahdollistaa ehkä elämän maapallolla. "Olisi kiva tietää, toimiiko se muissa aurinkojärjestelmissä", sanoi Macintosh.
Koska JWST on niin paljon odotettua vakaampi, tutkijoiden mukaan sen pitäisi pystyä kuvaamaan odotettua pienempiä eksoplaneettoja – ehkä niinkin pieniä kuin kolmasosa Jupiterin massasta. "Voimme kuvata sellaisia asioita, kuten Neptunus ja Uranus, joita emme ole koskaan aiemmin kuvanneet suoraan", sanoi Emily Rickman, tähtitieteilijä Space Telescope Science Institutessa Marylandissa, joka operoi JWST:tä.
Nyt kun JWST:n koronagrafi on läpäissyt tietestinsä, Hinkley uskoo, että tähtitieteilijät asettuvat jonoon käyttääkseen sitä muualla olevien valokuvien ottamiseen. Hän odottaa näkevänsä "ehdottomasti kymmeniä" teleskoopin käyttöiän loppuun mennessä. "Toivottavasti se on enemmän kuin satoja."
Kurkistamassa kaukaiselle taivaalle
Eksoplaneettakuvan lisäksi Hinkleyn tiimi ilmoittaa lähipäivinä, että he ovat löytäneet joukon molekyylejä epäillyn ruskean kääpiön ilmakehästä, joka tunnetaan joskus nimellä "epäonnistunut tähti", joka kiertää tähtikumppania. Lähes 20 kertaa Jupiteria raskaamman esineen massa on juuri sen kynnyksen alapuolella, jossa fuusio voisi alkaa sen ytimessä.
Käyttämällä JWST:ssä olevaa instrumenttia, joka erottaa valon taajuudet, prosessia nimeltä spektroskopia, tutkijat löysivät vettä, metaania, hiilidioksidia ja natriumia, jotka kaikki paljastettiin ennennäkemättömän yksityiskohtaisesti. He havaitsivat myös savumaisia piidioksidipilviä ehdokkaan ruskean kääpiön ilmakehästä, mitä tällaisissa esineissä vihjattiin aiemmin, mutta sitä ei koskaan saatu selville. "Mielestäni tämä on suurin spektri, joka on koskaan saavutettu tähtienalaisesta kumppanista", sanoi Hinkley. "Emme ole koskaan nähneet mitään vastaavaa."
Löytö seuraa kuumana viime viikon ilmoituksesta, kun eri tähtitieteilijöiden ryhmä ilmoitti käyttäneensä JWST:tä havaita hiilidioksidia jättiläismäisessä eksoplaneetassa nimeltä WASP-39 b, joka sijaitsee 650 valovuoden päässä Maasta – ensimmäistä kertaa kaasua on koskaan nähty eksoplaneetalla. He havaitsivat myös mysteerimolekyylin ilmakehässä. Sama ryhmä tutkii myös kahta muuta jättiläistä maailmaa, joiden tuloksia odotetaan tulevina kuukausina, jotka auttavat kokoamaan lähes täydellisen kuvan tällaisten kaasujättiläisten ilmakehän koostumuksesta. "Se on James Webbin voima", sanoi Jacob Bean, tähtitieteilijä Chicagon yliopistossa ja ryhmän toinen johtaja.
Havainnot muodostavat myös "kemiallisen inventaarion", joka näyttää, mitä JWST saattaa havaita pienempien, Maata muistuttavien kivimaailmojen taivaalta, sanoi ryhmän johtaja. Natalie Batalha, astrofyysikko Santa Cruzissa. Hän sanoi, että tiimi aikoo "työntää JWST:n rajojaan" tulevissa kaasujättiläishavainnoissaan, jotka "kertovat meille, mitä voimme tehdä maanpäällisillä planeetoilla".
Muut ryhmät tekevät ensimmäisiä JWST-havaintoja Trappist-1, suhteellisen lähellä oleva punainen kääpiötähti, jota kiertää seitsemän Maan kokoista kivistä maailmaa. Useat näistä planeetoista ovat tähden asuttavalla vyöhykkeellä, missä nestemäistä vettä ja jopa elämää suosivat olosuhteet voivat olla mahdollisia. Vaikka JWST ei pysty kuvaamaan planeettoja suoraan, spektroskopia auttaa tunnistamaan niiden ilmakehässä olevat kaasut - mahdollisesti jopa vihjeitä kaasuista, jotka voivat merkitä biologista aktiivisuutta. "Me todella haluamme maapalloja", sanoi Macintosh.
