Astronomi so razkrili prvo fotografijo eksoplaneta, ki jo je posnel Nasin vesoljski teleskop James Webb (JWST). Na sliki je prikazana svetla pika sveta, sedemkrat težja od Jupitra, ki kroži okoli zvezde, oddaljene skoraj 400 svetlobnih let. Prelomni rezultat je najnovejši v množici zgodnjih odkritij eksoplanetov s teleskopom in preizkus tehnologij, ki bodo omogočile neposredno slikanje Zemlji podobnih planetov s prihodnjimi vesoljskimi teleskopi.
"To je vznemirljivo," je rekel Aarynn Carter, astronom na kalifornijski univerzi v Santa Cruzu in del ekipe, ki je obdelala sliko. "Rezultat je, iskreno, odličen."
JWST, teleskop desetletja v nastajanju ki je bil izstreljen decembra 2021 in zdaj lebdi milijon milj od Zemlje, je to poletje postal popolnoma operativen. Že ob zori vesolja je opazoval oddaljene galaksije in posnel izjemne poglede na Jupiter, med drugimi zgodnjimi rezultati. Astronomi pravijo, da je teleskop tudi 10-krat boljši od pričakovanj pri opazovanju eksoplanetov.
Nova podoba, opisana v spremni papir sinoči objavil na spletu, prihaja iz ekipa vodi astrofizik Sasha Hinkley na Univerzi Exeter v Združenem kraljestvu. Raziskovalci so JWST usmerili na hitro vrtečo se zvezdo HIP 65426, kjer je že znano, da obstaja planet; prvi instrument SPHERE na zelo velikem teleskopu v Čilu fotografirali planet leta 2017. Hinkleyjeva ekipa je poskušala preizkusiti in opisati sposobnost JWST, da vidi planet, imenovan HIP 65426 b.
Astronomi so neposredno posneli približno dva ducata eksoplanetov, vendar bo JWST močno razširil zmogljivost z uporabo svojega 6.5 metra širokega šesterokotnega zrcala, ki bo presegel kateri koli zemeljski observatorij. "To je obljubni trenutek," je rekel Bruce Macintosh, astrofizik in prihodnji direktor observatorijev Univerze v Kaliforniji.
Vroč mladi velikan
Za fotografiranje HIP 65426 b je JWST blokiral svetlobo svoje gostiteljske zvezde z uporabo majhna maska znan kot koronarograf. To je razkrilo krožeči planet, ki je na tisoče bledejši, kot "kresnica okoli žarometa", je dejal Hinkley.
HIP 65426 b kroži približno 100-krat dlje od svoje zvezde kot Zemlja okoli sonca, pri čemer potrebuje 630 let, da opravi obhod. Ta razdalja pomeni, da je lažje videti planet v soju zvezde; to skupaj z ekstremno vročino in s tem svetlostjo planeta - ima žgočo temperaturo okoli 900 stopinj Celzija, vročino, ki je ostala po njegovem nastanku pred samo 14 milijoni let - je glavna tarča za neposredno slikanje. "Ima temperaturo, podobno plamenu sveče," je rekel Beth Biller, astronom z Univerze v Edinburghu, ki je sovodil ekipo.
Velikost in občutljivost JWST sta mu omogočili, da zbere več svetlobe s tega planeta, kot je pridobil kateri koli prejšnji observatorij. (Njegova fotografija je videti bolj zrnata od fotografije SPHERE samo zato, ker JWST opazuje daljše, infrardeče valovne dolžine.) To je omogočilo Hinkleyju, Billerju in njihovi ekipi, da izboljšajo oceno mase planeta, ki jo vežejo na približno sedem Jupitrovih mas, kar je manj od ocene SPHERE, ki znaša približno 10. Njihovi rezultati prav tako pomagajo določiti polmer planeta, ki je 1.4-krat večji od Jupitra. Preprosti modeli planetarne evolucije ne morejo enostavno razložiti kombinacije lastnosti tega sveta; Carter je opozoril, da bodo natančni novi podatki znanstvenikom omogočili testiranje modelov drug proti drugemu in "zaostrili naše razumevanje".
Površinske značilnosti HIP 65426 b na sliki niso vidne, vendar je Biller dejal, da bo "verjetno videti pasasto" kot Jupiter, s pasovi, ki jih povzročajo variacije temperature in sestave, in bi lahko imela lise v atmosferi, ki jih povzročajo nevihte ali vrtinci.
Velikanski planet je negostoljuben za življenje, kot ga poznamo, vendar predstavlja razred velikih planetov, o katerih si znanstveniki želijo izvedeti več. Jupiter verjetno igral ključno vlogo pri oblikovanju našega sončnega sistema, kar bi morda omogočilo življenje na Zemlji. »Lepo bi bilo vedeti, ali to deluje v drugih sončnih sistemih,« je rekel Macintosh.
Ker je JWST veliko bolj stabilen od pričakovanj, znanstveniki pravijo, da bi moral biti sposoben fotografirati manjše eksoplanete od pričakovanih - morda tako majhne kot tretjina Jupitrove mase. "Lahko bi posneli stvari, kot sta Neptun in Uran, ki jih še nikoli nismo neposredno posneli," je dejal Emily Rickman, astronom na Znanstvenem inštitutu za vesoljski teleskop v Marylandu, ki upravlja JWST.
Zdaj, ko je koronagraf JWST opravil svoj cestni preizkus, Hinkley meni, da se bodo astronomi postavili v vrsto, da bi ga uporabili za fotografiranje iz drugega sveta. Pričakuje, da bo do konca življenjske dobe teleskopa videl "gotovo na desetine". "Upam, da je bolj kot na stotine."
Kukanje v daljna nebesa
Poleg fotografije eksoplaneta bo Hinkleyjeva ekipa v prihodnjih dneh objavila, da so odkrili niz molekul v atmosferi domnevne rjave pritlikavke - včasih znane kot "propadla zvezda" - ki kroži okoli zvezde spremljevalke. Objekt, ki je skoraj 20-krat težji od Jupitra, ima maso tik pod pragom, kjer bi se lahko začela fuzija v njegovem jedru.
Z uporabo instrumenta na JWST, ki ločuje svetlobne frekvence, procesa, imenovanega spektroskopija, so znanstveniki odkrili vodo, metan, ogljikov dioksid in natrij, vse razkrite na ravni podrobnosti brez primere. Zaznali so tudi dimu podobne oblake silicijevega dioksida v atmosferi kandidata za rjavega pritlikavca, nekaj, kar se je v takih objektih že namigovalo, a nikoli ugotovljeno. "Po mojem mnenju je to največji spekter, ki je bil kdajkoli pridobljen od podzvezdnega spremljevalca," je dejal Hinkley. "Še nikoli nismo videli česa takega."
Odkritje sledi obvestilu iz prejšnjega tedna, ko je druga skupina astronomov poročala, da so uporabili JWST za zaznati ogljikov dioksid na velikanskem eksoplanetu, imenovanem WASP-39 b, ki se nahaja 650 svetlobnih let od Zemlje - prvič je bil plin viden na eksoplanetu. Opazili so tudi skrivnostno molekulo v ozračju. Ta ista ekipa preučuje še dva velikanska svetova, rezultati pa se pričakujejo v prihodnjih mesecih in bodo pomagali sestaviti skoraj popolno sliko atmosferske sestave plinastih velikanov, kot sta ta. "To je moč Jamesa Webba," je rekel Jakob Bean, astronom na Univerzi v Chicagu in sovodja ekipe.
Opazovanja bodo prav tako ustvarila "kemični inventar", ki bo pokazal, kaj bi lahko JWST zaznal na nebu manjših kamnitih svetov, ki so bolj podobni Zemlji, je dejal vodja ekipe. Natalie Batalha, astrofizik v Santa Cruzu. Povedala je, da namerava skupina v svojih prihajajočih opazovanjih plinskih velikanov "pritisniti JWST do njegovih meja", kar nam bo "povedalo, kaj lahko storimo na zemeljskih planetih."
Druge ekipe izvajajo prva opazovanja JWST TRAPPIST-1, razmeroma bližnja rdeča pritlikavka, okoli katere kroži sedem skalnatih svetov velikosti Zemlje. Več teh planetov je v bivalnem območju zvezde, kjer so možni pogoji, ki dajejo prednost tekoči vodi in celo življenju. Medtem ko JWST ne more neposredno prikazati planetov, bo spektroskopija pomagala prepoznati pline v njihovih atmosferah - morda celo namige plinov, ki bi lahko pomenili biološko aktivnost. »Kar resnično želimo, je Zemlja,« je rekel Macintosh.
