Kosmiczny teleskop James’a Webb’a odkrył właśnie pierwszą egzoplanetę. Co o niej wiemy?

Jedenastego stycznia, podczas konferencji Amerykańskiego Stowarzyszenia Astronomicznego, zespół James’a Webb’a ogłosił odkrycie pierwszej egzoplanety – LHS 475 b to planeta skalista o wielkości bardzo zbliżonej do Ziemi. Znajduje się tylko czterdzieści jeden lat świetlnych od nas, w gwiazdozbiorze Oktanta. Już udało się ustalić, że temperatury na jej powierzchni sięgają kilkuset stopni Celsjusza. Według astronomów pełny obrót planety wokół gwiazdy macierzystej zajmuje jej zaledwie dwa ziemskie dni. LHS 475 b krąży wokół czerwonego karła, który nie osiąga nawet w połowie tak wysokich temperatur jak na przykład nasze Słońce.

Naukowcy zakładają, że takie warunki mogą sprzyjać utrzymywaniu atmosfery, chociaż jeśli rzeczywiście tak jest, to biorąc pod uwagę panujące tam wysokie temperatury, nowo odkryta egzoplaneta prawdopodobnie bardziej przypomina spowitą gęstymi chmurami kwasu siarkowego Wenus, niż Ziemię. Jednak, co do tego nie ma na razie pewności.

Pierwsze wskazówki o możliwości istnienia egzoplanety w tym miejscu dostrzeżono na podstawie danych z teleskopu TESS [Transiting Exoplanet Survey Satellite]. Kiedy badacze z zespołu Webba skierowali w jej kierunku zwierciadło teleskopu, po obserwacji zaledwie dwóch tranzytów udało się potwierdzić istnienie planety. Dzięki wykorzystaniu spektrografu bliskiej podczerwieni NIRSpec, Webb z łatwością ją namierzył. Jak skomentował dyrektor działu astrofizyki NASA, Mark Clampin; Pierwsze obserwacje skalistej planety wielkości Ziemi otwierają drzwi do przyszłych badań atmosfer planet skalistych za pomocą Webba, co zbliża nas coraz bardziej do nowego zrozumienia światów podobnych do Ziemi poza Układem Słonecznym, a misja dopiero się zaczyna.

 

Exoplanet_LHS_475_b_and_its_star_Illustration_article Wizualizacja egzoplanety LHS-475b i jej gwiazdy macierzystej

Wcześniejsze dokonania Webb’a

Celem badaczy było również scharakteryzowanie atmosfery planety, jednak na ten moment nie wiadomo nawet czy taką posiada. Naukowcy nie chcą na razie wyciągać ostatecznych wniosków z danych zebranych do tej pory, chociaż są dobrej myśli. Instrumenty badawcze Webba są na tyle zaawansowane, by móc wykrywać pierwiastki zawarte w atmosferach planet odległych o setki lat świetlnych. Zespół udowodnił to już w listopadzie ubiegłego roku, kiedy to opublikowano wyniki analizy spektroskopowej atmosfery WASP-39 – jednej z pierwszych planet obserwowanych przez Webba od początku jego misji. Badaczom udało się zidentyfikować tam: wodę, dwutlenek siarki, tlenek węgla, sód, potas i wiele innych związków.

Jednak WASP-39 znacznie różni się od nowo odkrytej egzoplanety – przede wszystkich jest to gazowy gigant, a nie mały, skalisty obiekt. Pomimo siedmiuset lat świetlnych dzielących Webba i tego gorącego olbrzyma, nie było problemów z analizą składu jego atmosfery, dlatego zbadanie dużo bliższej egzoplanety także nie powinno stanowić kłopotu. Po prostu potrzeba na to jeszcze trochę czasu. Badacze chcą być pewni wyników swoich analiz, dlatego już w to lato planują uzyskać kolejne widma spektroskopowe. Obecnie naukowcy są w stanie jedynie wykluczyć pewne typy atmosfer charakterystyczne dla gazowych i lodowych gigantów. Na LHS 475 b nie znajdą na pewno dużych ilości metanu czy dwutlenku węgla, ponieważ wykrycie planety byłoby wtedy zdecydowanie trudniejsze, ze względu na dużą gęstość tych gazów.

Kolejny cel obserwacji – Trappist-1

Na szczycie listy celów obserwacji Webb’a znajduje się dość niezwykły układ planetarny – TRAPPIST-1. Odnaleziony w tysiąc dziewięćset dziewięćdziesiątym dziewiątym roku w gwiazdozbiorze Wodnika, Układ wyróżnia się pod wieloma względami: w jego centrum znajduje się ultra-chłodny czerwony karzeł o masie zaledwie dziewięciu procent masy Słońca. Wokół niego krąży aż siedem planet o wielkości zbliżonej do Ziemi, w tym co najmniej trzy znajdujące się w odległości od gwiazdy pozwalającej na obecność wody w stanie ciekłym. Do tego Układ TRAPPIST-1 oddalony jest od nas o zaledwie trzydzieści dziewięć lat świetlnych.

 

trappist-1 Układ Trappist-1 w porównaniu do naszego Układu Słonecznego

Badacze uznali ten wyjątkowy układ za najlepszy cel obserwacyjny do analizy atmosfer egzoplanet. W grudniu ubiegłego roku opublikowano wstępne wnioski z badań nad układem, jednak tak jak w przypadku nowo odkrytej egzoplanety LHS 475 b, potrzeba więcej tranzytów planet wokół gwiazdy, aby dokładnie określić skład ich atmosfer. Nie zmienia to faktu, że możliwości Webb’a w tym zakresie są ogromne, a wyniki badań nad układem TRAPPIST mogą przynieść zaskakujące wnioski.

Wcześniejsze obserwacje wykonane przez teleskop Spitzer’a zajęły ponad tysiąc godzin i pozwoliły określić zarówno masy i wielkości wszystkich planet układu, dzięki czemu udało się oszacować ich gęstości. Na tej podstawie naukowcy do wniosku, że wielkość wszystkich siedmiu planet jest bardzo zbliżona do Ziemi. Od tamtej pory TRAPPIST-1 stanowił gratkę dla badaczy, którzy postawili sobie za cel dokładne zbadanie tego niezwykłego układu.

Przy użyciu teleskopu Hubble’a, ekspertom udało się jedynie wykluczyć pewne typy atmosfer, podobnie jak w przypadku planety WASP-39. Teraz Webb będzie kontynuował misję Hubble, jednak inny zakres obserwowanego światła pozwoli mu na spojrzenie na układ z zupełnie innej strony. Naukowcy będą potrzebowali co najmniej kilku pełnych tranzytów planet w układzie TRAPPIST, aby zebrać wystarczającą ilość danych do określenia składów ich atmosfer. Jednak badacze widzą w tym ważny cel. Poznanie aż siedmiu planet podobnych wielkością do Ziemi, za to w różnych odległościach od gwiazdy macierzystej pozwoli im na prześledzenie procesów kształtujących planety. Według naukowców zajmujących się tym niezwykłym układem, to tak jakby natura sama stworzyła dla nich idealny eksperyment laboratoryjny. Jak zapowiedzieli przedstawiciele NASA, już pod koniec tego roku będziemy mogli zobaczyć pełen portret rodzinny planet układu TRAPPIST-1.