Teleskop kosmiczny Jamesa Webba otwiera nowe horyzonty badań zimnych egzoplanet

NASA dokonała przełomowego odkrycia w badaniach egzoplanet, wykorzystując Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do bezpośredniego zobrazowania jednej z najzimniejszych planet poza Układem Słonecznym. Planeta 14 Herculis c, znajdująca się 60 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Herkulesa, osiąga temperaturę około -3°C, co czyni ją jedną z najzimniejszych bezpośrednio sfotografowanych egzoplanet .

To osiągnięcie zostało opisane w Astrophysical Journal Letters i przedstawione na 246. spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w Anchorage na Alasce.

Obserwację umożliwiła kamera podczerwona NIRCam, wyposażona w koronograf blokujący światło gwiazdy gospodarza  . Dzięki tej technologii astronomi mogli wyodrębnić słabe światło planety spośród błysku centralnej gwiazdy. William Balmer z Johns Hopkins University podkreśla, że “im zimniejsza egzoplaneta, tym trudniej ją zobrazować, więc to całkowicie nowy obszar badań, który Webb otworzył dzięki swojej niezwykłej czułości w podczerwieni” .

Planeta 14 Herculis c ma około siedmiokrotnie większą masę od Jowisza i krąży wokół swojej gwiazdy w odległości około 2,25 miliarda kilometrów na bardzo wydłużonej, eliptycznej orbicie  . To znacznie bliżej niż wcześniej szacowano, umieszczając planetę gdzieś między orbitami Saturna i Urana w naszym Układzie Słonecznym.

Najbardziej fascynującym aspektem odkrycia jest jednak niekonwencjonalna struktura całego układu planetarnego. Dwie planety w systemie 14 Herculis nie krążą w tej samej płaszczyźnie jak planety w naszym Układzie Słonecznym. Zamiast tego przecinają się jak litera “X”, z gwiazdą w centrum, a ich płaszczyzny orbitalne są nachylone względem siebie pod kątem około 40 stopni . To pierwszy raz, gdy udało się bezpośrednio zobrazować egzplanetę w tak niezrównanym układzie.

Naukowcy mają kilka teorii wyjaśniających tę chaotyczną konfigurację. Wiodąca hipoteza sugeruje, że planety rozproszył się po tym, jak trzecia planeta została gwałtownie wyrzucona z układu na wczesnym etapie jego formowania  . Jak wyjaśnia Balmer: “Wczesna ewolucja naszego własnego układu słonecznego była zdominowana przez ruch i przyciąganie naszych własnych gazowych gigantów. Tutaj widzimy następstwa bardziej gwałtownej planetarnej sceny zbrodni” .

Odkrycie dostarcza również cennych informacji o atmosferze planety. Jasność planety na długości fali 4,4 mikrona, zmierzona za pomocą koronografu Webba, w połączeniu ze znaną masą planety i wiekiem układu, wskazuje na złożoną dynamikę atmosferyczną. Planeta okazała się słabsza niż oczekiwano na podstawie jej masy i wieku, co naukowcy tłumaczą zjawiskiem nierównowagi węglowej w atmosferze.

Daniella Bardalez Gagliuffi z Amherst College wyjaśnia: “Ta egzoplaneta jest tak zimna, że najlepsze porównania, jakie mamy i które są dobrze zbadane, to najzimniejsze brązowe karły. W tych obiektach, podobnie jak w 14 Herculis c, widzimy dwutlenek węgla i tlenek węgla istniejące w temperaturach, w których powinniśmy widzieć metan. Wyjaśnia to mieszanie w atmosferze” .

To przełomowe odkrycie otwiera nowe możliwości badania starszych, zimniejszych egzoplanet, które wcześniej były poza zasięgiem bezpośredniej obserwacji. Naukowcy mają nadzieję, że obraz 14 Herculis c to tylko początek nowej fazy badań tego niezwykłego układu. W przyszłości planowane są spektroskopowe analizy atmosfery planety, które mogą dostarczyć jeszcze bardziej szczegółowych informacji o jej składzie chemicznym i historii formowania całego układu.

Odkrycie 14 Herculis c pokazuje, jak różnorodne mogą być układy planetarne we wszechświecie i przypomina nam, że nasza wiedza o formowaniu i ewolucji planet jest wciąż niepełna. Webb kontynuuje rewolucjonizowanie naszego rozumienia kosmosu, dostarczając bezprecedensowych obrazów i danych o najbardziej odległych i egzotycznych światach.