A csillagászok felfedték a NASA James Webb Űrteleszkópja (JWST) első fényképét egy exobolygóról. A képen a Jupiternél hétszer nehezebb világ fényes foltja látható, amely egy közel 400 fényévnyire lévő csillag körül kering. Az úttörő eredmény a távcső korai exobolygó-leleteinek legújabb eredményei, valamint olyan technológiák tesztje, amelyek lehetővé teszik a Földhöz hasonló bolygók közvetlen leképezését a jövőbeli űrteleszkópokkal.
– Ez felpezsdítő – mondta Aarynn Carter, a Santa Cruz-i Kaliforniai Egyetem csillagásza és a képet feldolgozó csapat egy része. "Az eredmény őszintén szólva kiváló."
JWST, egy távcső évtizedek alatt amely 2021 decemberében indult, és jelenleg egymillió mérföldre lebeg a Földtől, idén nyáron vált teljesen működőképessé. Már az univerzum hajnalán távoli galaxisokat figyelt meg, és gyönyörű kilátást készített a Jupiterről, egyéb korai eredmények között. A csillagászok szerint a teleszkóp a vártnál tízszer jobban teljesít az exobolygók megfigyelésében.
Az új kép, leírása a egy kísérő papírt tegnap este közzétéve az interneten, innen származik egy csapat az asztrofizikus vezetésével Sasha Hinkley az Exeteri Egyetemen az Egyesült Királyságban. A kutatók a JWST-t a gyorsan forgó HIP 65426 csillagra mutatták, ahol már ismert volt egy bolygó létezése; először a SPHERE műszer a Very Large Telescope-on Chilében fényképezett a bolygót 2017-ben. Hinkley csapata megpróbálta tesztelni és jellemezni a JWST azon képességét, hogy látja a bolygót, az úgynevezett HIP 65426 b.
A csillagászok körülbelül kéttucatnyi exobolygót készítettek közvetlenül, de a JWST nagymértékben kibővíti a képességet a 6.5 méter széles hatszögletű tükrével, amely minden földi obszervatóriumot felülmúl. „Ez az ígéret pillanata” – mondta Bruce Macintosh, asztrofizikus és a Kaliforniai Egyetem Obszervatóriumának új igazgatója.
Forró fiatal óriás
A HIP 65426 b fényképezéséhez a JWST blokkolta a gazdacsillag fényét egy kis maszk koronagráf néven ismert. Ez feltárta a keringő bolygót, amely több ezerszer halványabb, mint "a szentjánosbogár a keresőlámpa körül" - mondta Hinkley.
A HIP 65426 b körülbelül 100-szor távolabb kering a csillagától, mint a Föld a Naptól, és 630 évbe telik egy pályára. Ez a távolság azt jelenti, hogy könnyebben látni a bolygót a csillag vakító fényében; ami a bolygó extrém hőségével és így fényességével párosulva – körülbelül 900 Celsius-fok perzselő hőmérséklete van, ami a mindössze 14 millió évvel ezelőtti keletkezéséből maradt láz – a közvetlen képalkotás elsődleges célpontjává teszi. „Hasonló a hőmérséklete a gyertya lángjához” – mondta Beth Biller, az Edinburghi Egyetem csillagásza, aki a csapat egyik vezetője volt.
A JWST mérete és érzékenysége lehetővé tette, hogy több fényt gyűjtsön be erről a bolygóról, mint amennyit bármely korábbi obszervatórium kapott. (A fotója csak azért tűnik szemcsésebbnek, mint a SPHERE-é, mert a JWST hosszabb infravörös hullámhosszokat figyel meg.) Ez lehetővé tette Hinkleynek, Billernek és csapatának, hogy finomítsa a bolygó tömegének becslését, amelyet körülbelül hét Jupiter tömeghez rögzítenek, ami kevesebb, mint a SPHERE körülbelül 10-es becslése. Eredményeik segítenek leszögezni a bolygó sugarát, amely 1.4-szerese a Jupiternek. A bolygófejlődés egyszerű modelljei nem tudják könnyen megmagyarázni a világ tulajdonságainak kombinációját; Carter megjegyezte, hogy a pontos új adatok lehetővé teszik majd a tudósok számára, hogy modelleket teszteljenek egymással, és „megerősítik a megértésünket”.
A HIP 65426 b felületi jellemzői nem láthatók a képen, de Biller szerint „valószínűleg sávosnak tűnik”, mint a Jupiter, ahol a hőmérséklet és az összetétel változásai okozzák az öveket, és a légkörében viharok vagy örvények okozta foltok lehetnek.
Az óriásbolygó barátságtalan az általunk ismert élettel szemben, de a nagy bolygók egy osztályát képviseli, amelyekről a tudósok alig várnak többet. Valószínűleg a Jupiter kulcsszerepet játszott Naprendszerünk szobrászatában, talán lehetővé téve a földi élet megerősödését. „Jó lenne tudni, hogy ez más napelemes rendszerekben is működik-e” – mondta Macintosh.
Mivel a JWST sokkal stabilabb a vártnál, a tudósok szerint képesnek kell lennie a vártnál kisebb exobolygók fényképezésére – talán a Jupiter tömegének egyharmadára is. „Elképzelhetnénk olyan dolgokat, mint a Neptunusz és az Uránusz, amelyeket korábban soha nem készítettünk közvetlenül” – mondta Emily Rickman, a marylandi Space Telescope Science Institute csillagásza, amely a JWST-t üzemelteti.
Most, hogy a JWST koronagráfja átment a közúti teszten, Hinkley úgy gondolja, hogy a csillagászok sorra fognak állni, hogy túlvilági fényképeket készítsenek vele. Arra számít, hogy a teleszkóp élettartamának végére „határozottan tucatjait” fog látni. – Remélem, több száz.
Bekukucskálni a távoli égbolton
Az exobolygófotó mellett a Hinkley csapata a napokban bejelenti, hogy egy sor molekulát fedeztek fel egy feltételezett barna törpe atmoszférájában – amelyet néha „elbukott csillagnak” is neveznek –, amely egy társcsillag körül kering. A Jupiternél csaknem 20-szor nehezebb objektum tömege éppen az alatt a küszöbérték alatt van, ahol a magjában megindulhat a fúzió.
A JWST-n egy, a fény frekvenciáit szétválasztó műszerrel, egy spektroszkópiának nevezett eljárással a tudósok vizet, metánt, szén-dioxidot és nátriumot találtak, amelyek mindegyike példátlan részletességgel tárult fel. Füstszerű szilícium-dioxid-felhőket is észleltek a barna törpejelölt légkörében, amire korábban utaltak az ilyen objektumok, de soha nem állapították meg. „Számomra ez a valaha elért legnagyobb spektrum egy csillag alatti társnál” – mondta Hinkley. – Még soha nem láttunk ehhez hasonlót.
A felfedezés egy múlt heti bejelentés nyomán történt, amikor egy másik csillagászcsoport arról számolt be, hogy JWST-t használtak kimutatni a szén-dioxidot a Földtől 39 fényévre található WASP-650 b nevű óriási exobolygóban – először látták a gázt exobolygón. Egy rejtélyes molekulát is észleltek a légkörben. Ugyanez a csapat két további óriásvilágot is tanulmányoz, és az elkövetkező hónapokban várható eredményekkel szinte teljes képet alkothatunk az ehhez hasonló gázóriások légköri összetételéről. „Ez James Webb ereje” – mondta Jacob Bean, a Chicagói Egyetem csillagásza és a csapat társvezetője.
A megfigyelések egy „vegyi leltárt” is felállítanak, amely megmutatja, hogy a JWST mit észlelhet a Földhöz jobban hasonlító kisebb sziklás világok egén – mondta a csoport vezetője. Natalie Batalha, Santa Cruz asztrofizikusa. Azt mondta, hogy a csapat azt tervezi, hogy „a JWST határáig feszegeti” a közelgő gázóriás-megfigyeléseik során, amelyek „megmondják, mit tehetünk a földi bolygókon”.
Más csapatok végzik az első JWST megfigyeléseket Trappista-1, egy viszonylag közeli vörös törpecsillag, amelyet hét Föld méretű sziklás világ kering. E bolygók közül több a csillag lakható zónájában található, ahol a folyékony víznek, sőt az életnek is kedvezhetnek a körülmények. Míg a JWST nem tudja közvetlenül leképezni a bolygókat, a spektroszkópia segít a légkörükben lévő gázok azonosításában – esetleg még olyan gázokra is, amelyek biológiai aktivitásra utalhatnak. „Amit igazán szeretnénk, az a Föld” – mondta Macintosh.
