Na rubovima poznatog svemira, gdje stjenoviti planeti obitavaju u sjeni svojih zvijezda, svemirski teleskop James Webb usmjerio je svoje infracrvene “oči.” U toj tišini, udaljenoj desecima svjetlosnih godina, znanstvenici su konačno počeli bilježiti toplinski sjaj kamenih egzoplaneta – prvi korak prema razumijevanju imaju li ovi svjetovi vlastite atmosfere.
Tijekom posljednjih desetljeća otkriveno je više od 5.900 egzoplaneta u više od 4.400 planetarnih sustava, no samo 217 njih potvrđeno je kao stjenoviti svjetovi s čvrstom površinom, potencijalno slični Zemlji. Još je teže utvrditi imaju li atmosferu, jer su mali, tamni i u pravilu vrlo blizu svojim zvijezdama.
Zahvaljujući preciznoj optici i spektrometriji Svemirskog teleskopa James Webb, astronomi sada prelaze s pukog otkrivanja planeta na njihovu detaljnu karakterizaciju.
Atmosfere na tim planetima još nisu potvrđene s dovoljnom sigurnošću, a dosadašnji rezultati ostaju podložni tumačenju.
Pet razina atmosfere: nova granica detekcije
U novom radu znanstvenika s Instituta Max Planck za astronomiju i APL-a Sveučilišta Johns Hopkins, predložena je metodološka prekretnica u potrazi za atmosferama: tzv. “izazov pet razina visine”. Ideja se temelji na tome koliko se molekule poput ugljikova dioksida prostiru vertikalno u Zemljinoj atmosferi. Kako bi se prepoznala slična struktura na udaljenom planetu, potrebna je iznimna preciznost u mjerenjima.
“Najveća spektralna značajka Zemljine atmosfere – CO₂ – proteže se kroz pet visinskih razina. Za sada, podatci nisu dovoljno osjetljivi da to otkriju na drugim planetima”, objašnjava voditeljica istraživanja, dr. Laura Kreidberg.
Unatoč izazovima, Webb je već zabilježio prve konkretne pomake. Uspio je detektirati toplinsko zračenje s nekoliko stjenovitih planeta, uključujući i one čije temperature ne prelaze 100 °C – što je značajan napredak u odnosu na ranije mjerenja s užarenih planeta od 800 °C. Takva osjetljivost dosad je bila nezamisliva.
Ti podatci ne samo da omogućuju promatranje, već i potiču teorijske modele koji predviđaju sastav i dinamiku atmosfera. Posebna pažnja posvećena je planetima koji orbitiraju oko M-patuljastih zvijezda, koje čine oko 80 posto zvijezda Mliječne staze. Upravo su ti svjetovi najdostupniji za promatranja, ali i najizloženiji zračenju koje može uništiti atmosferu.
Tanka linija između zadržavanja i gubitka atmosfere
Znanstvenici sve češće primjenjuju koncept tzv. atmosferskog praga – model koji pomaže procijeniti vjerojatnost da planet zadrži atmosferu. Prema toj hipotezi, veća masa planeta i manja izloženost zračenju povećavaju šansu da atmosfera ostane očuvana.
No ta granica nije jednostavna. Zvijezde tipa M često prolaze kroz razdoblja pojačanog UV zračenja koja mogu trajati i do šest milijardi godina. Tijekom tog vremena, čak i planet s gustom atmosferom može postupno izgubiti sav plin koji ga okružuje. Upravo bi Webbova promatranja mogla pomoći da se ovaj atmosferski prag preciznije definira i kvantificira.
Iako JWST ne može promatrati planete slične Zemlji oko sunčevih blizanaca, buduće misije poput Habitable Worlds Observatory (HWO) imat će tu sposobnost kroz direktno snimanje. Dotad, detaljni okviri poput “izazova pet razina” pomoći će astronomima u preciznijem odabiru ciljeva i interpretaciji rezultata.
“Postigli smo velik napredak u razumijevanju koji bi planeti mogli imati atmosferu”, kaže Kreidberg. “To je ključni prvi korak – dugo prije nego što krenemo u potragu za znakovima života. Prvo moramo naučiti hodati, prije nego što pokušamo trčati.”
Ivan je novinar, bloger i autor s više od 15 godina iskustva u digitalnim medijima. Piše o širokom spektru tema, uključujući svemir, astronomiju, znanost, povijest i arheologiju. Objavljuje kao gostujući autor u Večernjem listu, a kao stručni sugovornik gostovao je u emisijama na kanalima Science Discovery i History Channel. Osnivač je portala Kozmos.hr, prvog hrvatskog online magazina posvećenog popularizaciji znanosti i svemira.
