NASA/ESA/CSA James Webb Uzay Teleskobu bir ilke daha imza attı: uzak bir dünyanın gökyüzünün moleküler ve kimyasal bir portresi. Webb ve NASA/ESA dahil diğer uzay teleskopları Hubble uzay teleskobuDaha önce bu ısıtılmış gezegenin atmosferinin izole edilmiş bileşenlerini ortaya çıkarmış olan yeni okumalar, atomların, moleküllerin ve hatta aktif kimya ve bulutların işaretlerinin tam bir listesini sunuyor. En son veriler aynı zamanda bu bulutların yakından nasıl görünebileceğine de işaret ediyor: gezegenin üzerinde tek, tek tip bir battaniye yerine parçalanmış.
Teleskobun duyarlı cihazları, yaklaşık 39 ışıkyılı uzaklıktaki bir yıldızın yörüngesinde dönen bir “sıcak Satürn” (Satürn kadar büyük ancak Merkür'den daha sıkı bir yörüngeye sahip bir gezegen) olan WASP-700 b'nin atmosferi üzerinde eğitilmişti. Bu Satürn büyüklüğünde ötegezegen NASA/ESA/CSA tarafından ilk incelenenlerden biriydi James Webb Uzay Teleskobu düzenli bilim operasyonlarına başladığında. Sonuçlar dış gezegen bilim topluluğunu heyecanlandırdı. Webb'in son derece hassas cihazları, WASP-39 b'nin atmosferik bileşenlerinin bir profilini sağladı ve aşağıdakiler de dahil olmak üzere çok sayıda içerik belirledi: Su, kükürt dioksit, karbon monoksit, sodyum ve potasyum.
Bulgular, Webb'in araçlarının, bilim camiasının umduğu ötegezegenlere (diğer yıldızların etrafındaki gezegenlere) ilişkin geniş kapsamlı araştırmaları yürütme kabiliyetine işaret ediyor. Bu, TRAPPIST-1 sistemindekiler gibi daha küçük, kayalık gezegenlerin atmosferlerinin araştırılmasını da içeriyor.
"Ötegezegeni, kızılötesi spektrumun geniş bir alanını ve JWST'ye kadar erişilemeyen bir dizi kimyasal parmak izini kapsayan çeşitli cihazlarla gözlemledik." Yeni araştırmaya katkıda bulunan ve koordine edilmesine yardımcı olan Santa Cruz'daki Kaliforniya Üniversitesi'nden gökbilimci Natalie Batalha şöyle konuştu: "Buna benzer veriler oyunun kurallarını değiştiriyor."
Keşifler paketi, üçü baskıda olan ve ikisi inceleme aşamasında olan beş yeni bilimsel makaleden oluşan bir dizide ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Benzeri görülmemiş keşifler arasında, ötegezegenin atmosferindeki ilk tespit de yer alıyor. kükürt dioksitgezegenin ana yıldızından gelen yüksek enerjili ışığın tetiklediği kimyasal reaksiyonlardan üretilen bir molekül. Dünya'da da üst atmosferdeki koruyucu ozon tabakası benzer şekilde yaratılmıştır.
"Bu, dış gezegenlerde fotokimyanın (enerjik yıldız ışığı tarafından başlatılan kimyasal reaksiyonların) somut kanıtını ilk kez görüyoruz." Birleşik Krallık'taki Oxford Üniversitesi'nden araştırmacı ve WASP-39 b'nin atmosferindeki kükürt dioksitin kökenini açıklayan makalenin baş yazarı Shang-Min Tsai şöyle konuştu: "Bunu, anlayışımızı ilerletmek için gerçekten umut verici bir bakış açısı olarak görüyorum. ötegezegen atmosferleri [bu görevle].”
Bu, bir başka ilki daha beraberinde getirdi: bilim insanları, fotokimyanın bilgisayar modellerini, bu tür fiziğin tam olarak açıklanmasını gerektiren verilere uyguladılar. Modellemede ortaya çıkan gelişmeler, gelecekte yaşanabilirliğin potansiyel işaretlerini yorumlamak için gereken teknolojik bilgi birikiminin oluşturulmasına yardımcı olacak.
"Gezegenler, ev sahibi yıldızın radyasyon banyosu içinde yörüngede dönerek şekillendirilir ve dönüştürülür." dedi Batalha. "Dünyada bu dönüşümler yaşamın gelişmesine olanak sağlıyor."
Gezegenin ev sahibi yıldızına yakınlığı — sekiz kat daha yakın Merkür bizim için güneş - aynı zamanda onu, ev sahibi yıldızlardan gelen radyasyonun ötegezegenler üzerindeki etkilerini incelemek için bir laboratuvar haline getiriyor. Yıldız-gezegen bağlantısının daha iyi bilinmesi, bu süreçlerin galakside gözlemlenen gezegen çeşitliliğini nasıl etkilediğinin daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır.
Webb teleskobu tarafından tespit edilen diğer atmosferik bileşenler arasında sodyum (Na), potasyum (K) ve su buharı (H2O) yer alır; bu, daha önceki uzay ve yer tabanlı teleskop gözlemlerini doğrulamanın yanı sıra bu daha uzun dalga boylarında suyun ek parmak izlerini de bulmuştur. daha önce görülmemiş bir şey.
Webb de gördü karbon dioksit (CO2) daha yüksek çözünürlükte olup önceki gözlemlerinde bildirilenden iki kat daha fazla veri sağlar. Bu arada karbon monoksit (CO) tespit edildi, ancak Webb verilerinde hem metanın (CH4) hem de hidrojen sülfürün (H2S) belirgin izleri yoktu. Varsa bu moleküller çok düşük seviyelerde meydana gelir.
WASP-39 b'nin atmosferinin bu geniş spektrumunu yakalamak için uluslararası bir ekip, Webb teleskopunun dört hassas kalibre edilmiş cihaz modundan bağımsız olarak analiz edilen yüzlerce veriyi bir araya getirdi.
"[Teleskopun] bize ne göstereceğini tahmin etmiştik, ancak gerçekte inandığımdan daha kesin, daha çeşitli ve daha güzeldi." Birleşik Krallık'taki Bristol Üniversitesi'nden dış gezegen atmosferlerini araştıran astrofizikçi Hannah Wakeford şöyle konuştu:
Bir ötegezegenin atmosferinde böylesine eksiksiz bir kimyasal içerik listesine sahip olmak, bilim adamlarına aynı zamanda karbon-oksijen veya potasyum-oksijen oranları gibi farklı elementlerin birbirleriyle ilişkili bolluğu hakkında da fikir verir. Bu da, bu gezegenin ve belki de diğerlerinin, genç yaşlarında ana yıldızı çevreleyen gaz ve toz diskinden nasıl oluştuğuna dair fikir veriyor.
WASP-39 b'nin kimyasal envanteri, bir gezegenin nihai devini yaratmak için gezegenimsiler adı verilen daha küçük cisimlerin parçalanması ve birleşmesinden oluşan bir geçmişi akla getiriyor.
"Hidroje kıyasla kükürtün bolluğu, gezegenin muhtemelen atmosfere [bu bileşenleri] taşıyabilecek önemli miktarda gezegenimsi birikim yaşadığını gösterdi" dedi. Webb verileri üzerinde çalışan UC Santa Cruz ötegezegen araştırmacısı Kazumasa Ohno. "Veriler ayrıca oksijenin atmosferdeki karbondan çok daha fazla olduğunu gösteriyor. Bu potansiyel olarak WASP-39 b'nin başlangıçta merkezdeki yıldızdan çok uzakta oluştuğunu gösteriyor."
Webb teleskobunun cihazları, ötegezegen atmosferinin ayrıntılarını tam olarak ortaya çıkararak, bilim adamlarının beklentilerinin çok ötesinde performans gösterdi ve Dünya'daki çok çeşitli ötegezegenlerin keşfinde yeni bir aşama vaat ediyor. galaksi.
"Öte gezegen atmosferlerinin büyük resmini görebileceğiz" şuraya Laura Flagg, Cornell Üniversitesi'nde araştırmacı ve uluslararası ekibin bir üyesi. “Her şeyin yeniden yazılacağını bilmek inanılmaz derecede heyecan verici. Bilim insanı olmanın en güzel yanlarından biri de bu.”
Dergi Referansları:
- Lili Alderson ve ark. JWST NIRSpec G39H ile Ötegezegen WASP-395b'nin Erken Yayın Bilimi. DOI: 10.48550/arXiv.2211.10488
- Z. Rustamkulov ve ark. JWST NIRSpec PRISM ile dış gezegen WASP-39b'nin Erken Yayın Bilimi. DOI: 10.48550/arXiv.2211.10487
- Eva-Maria Ahrer ve ark. JWST NIRCam ile dış gezegen WASP-39b'nin Erken Yayın Bilimi. DOI: 10.48550/arXiv.2211.10489
- Adina D. Feinstein ve ark. JWST NIRISS ile dış gezegen WASP-39b'nin Erken Yayın Bilimi. DOI: 10.48550/arXiv.2211.10493
- Shang-Min Tsai ve ark. Dış Gezegen Atmosferinde Fotokimyanın Doğrudan Kanıtı. DOI: 10.48550/arXiv.2211.10490
