kozmos.hr
Astronomija

Otkriven ugljični dioksid u atmosferi egzoplaneta

Umjetnički prikaz egzoplaneta WASP-39b (©NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted).
objavljeno

Revolucionarni teleskop James Webb po prvi je puta otkrio nedvojbeni dokaz prisutnosti ugljičnog dioksida u atmosferi jednog egzoplaneta.

Revolucionarno otkriće

Po prvi put astronomi su pronašli nedvojbeni dokaz prisutnosti ugljičnog dioksida u atmosferi planeta izvan našeg Sunčevog sustava, tj. egzoplaneta. Otkriće demonstrira moć svemirskog teleskopa James Webb (JWST) u pružanju neviđenih promatranja atmosfere egzoplaneta.

Hubble i James Webb – usporedba kvalitete slika

Natalie Batalha, voditeljica tima koji stoji iza otkrića, pojasnila je da je njen tim koristio Webb za promatranje planeta Saturnove mase nazvanog WASP-39b. Riječ je o planetu koji kruži vrlo blizu zvijezde nalik našem Suncu, a nalazi se oko 700 svjetlosnih od Zemlje. Smješten u sazviježđu Djevice, a više je od 20 puta bliži svojoj zvijezdi nego što je Zemlja Suncu. Iako je otprilike iste mase kao Saturn, manje je gustoće i oko 50 posto veće, a pretpostavlja se da je njegova veličina posljedica ekstremnih zagrijavanja. Prethodna promatranja pokazala su da ima relativno vedro nebo, što ga čini dobrom metom za transmisijsku spektroskopiju.

Umjetnički prikaz egzoplaneta WASP-39b (©NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted).
Umjetnički prikaz egzoplaneta WASP-39b (©NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted).

Izbor ‘mete’

Izbor ‘mete’ nije bio slučajan. Naime, „prethodna promatranja ovog planeta s Hubbleom i Spitzerom dala su nam primamljive naznake da bi ugljični dioksid mogao biti prisutan. Podatci iz JWST-a napokon su pokazali nedvojbenu značajku ugljičnog dioksida koja je bila toliko istaknuta da je praktički ‘vikala’ da ju uočimo,“ rekla je Batalha.

Ugljični dioksid je važna komponenta atmosfere planeta u našem Sunčevom sustavu – nalazi se na stjenovitim planetima poput Marsa i Venere, kao i na plinovitim divovima poput Jupitera i Saturna. Za istraživače egzoplaneta važan je i kao plin koji će vjerojatno moći detektirati na malim stjenovitim planetima i kao pokazatelj udjela teških elemenata u atmosferama divovskih planeta.

Transmisijski spektar egzoplaneta WASP-39 b. Otkriće je prvi jasan dokaz o postojanju ugljičnog dioksida na planetu izvan Sunčevog sustava (©NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI), Joseph Olmsted (STScI)).
Transmisijski spektar egzoplaneta WASP-39 b. Otkriće je prvi jasan dokaz o postojanju ugljičnog dioksida na planetu izvan Sunčevog sustava (©NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI), Joseph Olmsted (STScI)).

Važnost uočavanja ‘težih’ elemenata

Zvijezde i plinoviti divovi sačinjeni su prvenstveno od najlakših elemenata – tj. vodika i helija. Međutim, u svojem sastavu imaju i obilje težih elemenata, a njihov udio – koji astronomi često nazivaju „metaličnost“ (ponekad i metalicitet) svemirskog objekta ili tijela – ključan je faktor u formiranju egzoplaneta. „Sposobnost određivanja količine teških elemenata na planetu ključna je za razumijevanje kako je nastao, a ova ćemo mjerenja ugljičnog dioksida moći koristiti za čitav niz egzoplaneta kako bismo izgradili sveobuhvatno razumijevanje sastava divovskih planeta,“ pojasnio je Jonathan Fortney, koautor studije u kojoj je tim javnosti prezentirao svoje spoznaje.

Tim je promatrao WASP-39b kao dio Webbovog Early Release Science programa za proučavanje prolaznih (ili tranzitnih) egzoplaneta. Planet koji prolazi ispred svoje zvijezde (gledano sa Zemlje) omogućuje astronomima da analiziraju svjetlost zvijezda koja prolazi kroz atmosferu planeta budući da plinovi – poput, u ovom slučaju otkrivenog, ugljičnog dioksida – apsorbiraju određene valne duljine svjetlosti koje onda svjedoče o njihovoj prisutnosti.

Niz svjetlosnih krivulja koje je prikupio Webb pokazuje promjenu svjetline triju različitih valnih duljina (boja) svjetlosti iz zvjezdanog sustava WASP-39 tijekom vremena dok je planet prolazio oko zvijezde 10. srpnja 2022. godine (©NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI), JWST Transiting Exoplanet Community Early Release).
Niz svjetlosnih krivulja koje je prikupio Webb pokazuje promjenu svjetline triju različitih valnih duljina (boja) svjetlosti iz zvjezdanog sustava WASP-39 tijekom vremena dok je planet prolazio oko zvijezde 10. srpnja 2022. godine (©NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI), JWST Transiting Exoplanet Community Early Release).

Iz tima su istaknuli kako će „Ovo promatranje poslužit će kao korisno mjerilo onoga što možemo učiniti za otkrivanje ugljičnog dioksida na stjenovitim planetima u budućnosti. To je najvjerojatniji atmosferski plin koji ćemo detektirati s JWST-om u atmosferama egzoplaneta veličine Zemlje.“

Top 10 stvari koje biste trebali znati o James Webb svemirskom teleskopu

Još poneko zanimljivo otkriće

Osim ugljičnog dioksida, istraživači su otkrili još jednu zanimljivu značajku u spektru WASP-39b koju još nisu identificirali. „To je za sada tajanstvena značajka. U ovom radu usredotočili smo se na uzak raspon infracrvenih boja – ovo je samo pregled značajki koje očekujemo vidjeti u punom spektru,“ rekla je Batalha.

Zanimljivo je i što podatci sugeriraju da WASP-39b ima sličan sastav kao Saturn. Naime, Saturnova „metaličnost“ je 10 puta veća od Sunčeve, a čini se da je WASP-39b također obogaćen teškim elementima za oko 10 puta u odnosu na Sunce – „To je super zanimljivo i voljeli bismo znati imaju li svi planeti Saturnove mase istu metaličnost. Bilo je uzbudljivo vidjeti ovo u drugom sustavu, jer nismo znali što očekivati od planeta koji se ne nalaze u našem Sunčevom sustavu,“ zaključio je Fortney.

James Webb objavio prve nevjerojatne slike

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

t.me/kozmoshr

Izvori:

Eva-Maria Ahrer et al., „Identification of carbon dioxide in an exoplanet atmosphere,“ platforma za objavu radova arXiv.org (2022).

University of California – Santa Cruz (25. kolovoza 2022.), „James Webb Space Telescope makes first unequivocal detection of carbon dioxide in an exoplanet atmosphere,“ phys.org (pristup 25. kolovoza 2022).

Louise Lerner (25. kolovoza 2022.), „Scientists announce first detection of carbon dioxide on a faraway planet with James Webb Space Telescope,“ news.uchicago.edu (pristup 25. kolovoza 2022).

 

Pratite Kozmos na Google Vijestima.