Máme zatiaľ najdetailnejší pohľad na atmosféru exoplanéty

WASP-39b, plynový gigant vzdialený asi 700 svetelných rokov, sa ukazuje ako celkom exoplanetárna pokladnica.

Začiatkom tohto roka bol predmetom WASP-39b prvé uznanie oxidu uhličitého v atmosfére planéty mimo Slnečnej sústavy.

Hĺbková analýza údajov z vesmírneho teleskopu Jamesa Webba (JWST) nám teraz poskytla absolútnu zlatú baňu informácií: doteraz najpodrobnejší pohľad na prostredie exoplanét.

Výsledky zahŕňajú informácie o oblakoch WASP-39b, vôbec prvú priamu detekciu fotochémie v atmosfére exoplanéty a takmer úplný inventár chemického obsahu atmosféry, ktorý odhaľuje fascinujúce vodítka k histórii formovania exoplanéty.

Tieto epické objavy boli publikované v piatich článkoch v Prírodaa pripravuje pôdu pre prípadnú detekciu chemických podpisov života mimo Slnečnej sústavy.

„Tieto skoré pozorovania sú predchodcom úžasnejšej vedy, ktorá prichádza s JWST,“ Astrofyzička Laura Kreidberg hovoríRiaditeľ Inštitútu Maxa Plancka pre astronómiu v Nemecku.

„Vyskúšali sme teleskop, aby sme otestovali výkon, a bol takmer bezchybný – dokonca lepší, než sme dúfali.“

Od objavenia prvých exoplanét začiatkom 90. rokov 20. storočia sme sa snažili dozvedieť viac o týchto svetoch obiehajúcich mimozemské hviezdy.

Výzvy však zostávajú. Exoplanéty môžu byť veľmi malé a veľmi vzdialené. Väčšinu z nich sme nikdy ani nevideli: o ich existencii vieme len na základe vplyvu, ktorý majú na svoje hostiteľské hviezdy.

Jeden z týchto efektov nastáva, keď medzi nami a hviezdou prejde exoplanéta, čo je udalosť známa ako tranzit. To trochu stlmí svetlo hviezd; Periodické udalosti stmievania naznačujú prítomnosť obiehajúceho telesa. Môžeme tiež povedať, aké masívne je toto obiehajúce teleso na základe stmievania a gravitačných účinkov, ktoré má na hviezdu.

A na základe údajov o tranzite môžeme povedať niečo iné. Mení sa, keď svetlo hviezd prechádza cez atmosféru tranzitujúcej exoplanéty. Určité vlnové dĺžky v spektre sú slabšie alebo jasnejšie, v závislosti od toho, ako molekuly v atmosfére absorbujú a znovu vyžarujú svetlo.

Signál je slabý, ale s dostatočne výkonným teleskopom a množstvom prechodov je možné dekódovať meniace sa absorpčné a emisné vlastnosti v spektre a určiť obsah atmosféry exoplanéty.

JWST je najvýkonnejší vesmírny teleskop, aký bol kedy vypustený. S tromi zo svojich štyroch prístrojov získala podrobné infračervené spektrá z hviezdy WASP-39. Vedci sa potom pustili do analýzy farebných kódov.

Prvým bol výpočet molekúl prítomných v atmosfére WASP-39b. okrem vyššie uvedeného oxid uhličitý, vedci zistili vodnú paru, sodík a oxid uhoľnatý. Nebol zistený žiadny metán, čo znamená, že metalicita WASP-39b je vyššia ako na Zemi.

Množstvo týchto prvkov je tiež zjavné. Konkrétne pomer uhlíka ku kyslíku naznačuje, že exoplanéta obsadila štvordňovú obežnú dráhu v porovnaní s jej súčasnou blízkou polohou k svojej hostiteľskej hviezde. A údaje z modelovania a pozorovania naznačujú, že obloha exoplanéty je plná rozbitých mrakov – nie vody, ale silikátov a siričitanov.

Nakoniec pozorovania odhalili prítomnosť zlúčeniny nazývanej oxid siričitý. tu v slnečnej sústave, na skalnatých svetoch ako Venuša a joviánske mesiace PoďOxid siričitý je výsledkom sopečnej činnosti. Ale vo svete plynu má oxid siričitý iný pôvod: vzniká, keď sa sírovodík rozkladá na jeho zložky svetlom a výsledná síra sa oxiduje.

Sú známe chemické reakcie vyvolané fotónmi fotochémiaA majú dôsledky na obývateľnosť, stabilitu atmosféry a tvorbu aerosólov.

WASP-39b, aby bolo jasné, je nepravdepodobné, že bude obývateľný na celý život, ako ho poznáme, a to z mnohých dôvodov, vrátane, ale nie výlučne, jeho horiacej teploty a plynného zloženia, ale detekcia fotochémie má dôsledky pre atmosférické štúdie iných svetov a za pochopenie vývoja samotného WASP-39b.

Planetárni vedci sa roky pripravovali na pohľad do atmosféry, ktorý im JWST poskytne. S prvou podrobnou analýzou atmosféry exoplanét to vyzerá, že vesmírny teleskop sa chystá splniť svoj sľub.

Okrem toho tímy zapojené do tohto výskumu pripravujú dokumentáciu, aby ostatní vedci mohli aplikovať svoje techniky na budúce pozorovania exoplanét JWST.

Pomocou JWST nedokážeme odhaliť známky života v prostredí exoplanét – na vytvorenie takej úrovne jemných detailov by bol možno potrebný ešte výkonnejší teleskop – ale s analýzou WASP-39b sa tento objav už pripravuje. chápané oveľa atraktívnejšie. ,

„Takéto údaje,“ Hovorí astronómka Natalie Batalha z Kalifornskej univerzity Santa Cruz, „mení hru“.

výskum bude zverejnený Príroda a dá sa prečítať v predtlači Tu, Tu, Tu, TuA Tu,