Το James Webb ανίχνευσε υδρατμούς στην ατμόσφαιρα εξωπλανήτη

Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) της NASA σημείωσε μια ακόμα εντυπωσιακή επιστημονική επιτυχία, εντοπίζοντας υδρατμούς στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη TOI-421 b, ενός «υπο-Ποσειδώνα» με ακραία θερμοκρασία, που περιφέρεται γύρω από άστρο σε απόσταση περίπου 244 ετών φωτός από τη Γη. Η ανακάλυψη δημοσιεύτηκε στις Astronomical Journal Letters και ενισχύει τις ελπίδες των επιστημόνων να κατανοήσουν καλύτερα αυτή την αινιγματική κατηγορία πλανητών.

Οι «υπο-Ποσειδώνες»: Ένα αίνιγμα της αστρονομίας

Οι υπο-Ποσειδώνες είναι πλανήτες που βρίσκονται σε μέγεθος και σύσταση μεταξύ της Γης και του Ποσειδώνα. Παρόλο που είναι εξαιρετικά συχνοί στο γαλαξία, δεν υπάρχει ανάλογος πλανήτης στο Ηλιακό μας Σύστημα, γεγονός που καθιστά τη μελέτη τους ιδιαίτερα σημαντική. Μέχρι πρόσφατα, η παρατήρηση της ατμόσφαιράς τους αποδεικνυόταν δύσκολη. Τα φάσματα που προέκυπταν από προηγούμενα τηλεσκόπια, όπως το Hubble, ήταν συχνά επιφανειακά χωρίς ξεκάθαρα χημικά ίχνη, πιθανόν λόγω νεφών ή ομίχλης που μπλόκαραν τις ενδείξεις.

Ωστόσο, η ερευνητική ομάδα του JWST επέλεξε να παρατηρήσει τον TOI-421 b επειδή πίστευε πως η ατμόσφαιρά του μπορεί να μην περιείχε ομίχλη. Ο λόγος; Το θερμοκρασιακό του προφίλ. Πλανήτες με θερμοκρασία πάνω από περίπου 577°C θεωρούνται λιγότερο πιθανό να έχουν ομίχλη, επειδή το μεθάνιο (και τα υποπροϊόντα του που σχηματίζουν ομίχλη) αποσυντίθενται σε τέτοιες θερμοκρασίες.

Ο TOI-421 b έχει ατμοσφαιρική θερμοκρασία περίπου 727°C, γεγονός που τον καθιστά ιδανικό υποψήφιο για καθαρή φασματοσκοπική παρατήρηση.

Αναλυτικό προφίλ ατμόσφαιρας χάρη στο James Webb

Χρησιμοποιώντας δύο όργανα υψηλής ευαισθησίας του τηλεσκοπίου, το Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) και το Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS), οι επιστήμονες κατέγραψαν φάσματα που αποκάλυψαν την παρουσία υδρατμών, καθώς και πιθανές ενδείξεις για μονοξείδιο του άνθρακα και διοξείδιο του θείου. Αντίθετα, δεν ανιχνεύθηκε μεθάνιο ή διοξείδιο του άνθρακα, ενώ παρατηρήθηκε υψηλή συγκέντρωση υδρογόνου στην ατμόσφαιρα του πλανήτη.

Αυτή η ανακάλυψη αμφισβητεί τις υπάρχουσες θεωρίες για τη σύσταση των υπο-Ποσειδώνων, που μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν πως έχουν ατμόσφαιρες γεμάτες από «βαριά» μόρια.

Ένας πλανήτης που μοιάζει με το άστρο του

Η ύπαρξη υδρογόνου σε αφθονία υποδεικνύει ότι η ατμόσφαιρα του TOI-421 b ίσως προέρχεται απευθείας από το αρχικό νέφος αερίων που σχημάτισε και το άστρο του, όπως συμβαίνει και με τους γίγαντες του δικού μας Ηλιακού Συστήματος, όπως ο Δίας και ο Κρόνος.

«Αν έπαιρνες απλώς το ίδιο αέριο που σχημάτισε το μητρικό άστρο και το τοποθετούσες στην ατμόσφαιρα του πλανήτη σε χαμηλότερη θερμοκρασία, θα είχες αυτόν τον συνδυασμό αερίων», εξηγεί η Eliza Kempton, καθηγήτρια αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ και επικεφαλής της μελέτης.

Προς νέα κατανόηση της πλανητικής εξέλιξης

Η παρατήρηση του TOI-421 b προσφέρει νέες ενδείξεις για την ποικιλομορφία των πλανητικών ατμοσφαιρών και ενισχύει την ανάγκη για περαιτέρω παρατηρήσεις. Η ερευνητική ομάδα τονίζει ότι το συγκεκριμένο πλανητικό σύστημα ενδέχεται να έχει εξελιχθεί με διαφορετικό τρόπο από άλλους γνωστούς υπο-Ποσειδώνες, όπως ο TOI-270 d.

Για την Kempton και τους συνεργάτες της, η επιτυχία αυτή είναι κορυφαία στιγμή στην καριέρα τους, καθώς επαληθεύει τον λόγο ύπαρξης του τηλεσκοπίου James Webb: τη λεπτομερή μελέτη εξωπλανητικών ατμοσφαιρών και την αποκωδικοποίηση της προέλευσης τους.

«Περίμενα όλη μου την καριέρα για τη στιγμή που το Webb θα μας έδινε τη δυνατότητα να μελετήσουμε σοβαρά την ατμόσφαιρα μικρότερων πλανητών», δήλωσε χαρακτηριστικά η Kempton. «Έχουμε ακόμα πολλά να μάθουμε για το γιατί αυτοί οι πλανήτες δεν υπάρχουν στο δικό μας ηλιακό σύστημα».

Η ανακάλυψη αποτελεί σταθμό για την εξωπλανητική επιστήμη και υπογραμμίζει τη δυναμική του Webb ως το πιο ισχυρό εργαλείο για την εξερεύνηση κόσμων πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα.

[via]