Ma bejelentették a James Webb Űrteleszkóp (JWST) korai – és izgalmas – tudományos eredményét: az első egyértelmű szén-dioxid-detektálást egy exobolygó légkörében. Ez az első részletes bizonyíték arra, hogy szén-dioxidot észleltek a Naprendszerünkön kívüli bolygón.
A WASP-39b névre keresztelt bolygó egy forró gáz óriás, tömege nagyjából megegyezik a Szaturnusz tömegével, és nagyon közel kering egy 700 fényévnyire lévő Naphoz hasonló csillag körül.
A bolygót 2011-ben fedezte fel a WASP (Wide Angle Search for Planets) konzorcium földi teleszkópok segítségével, miközben a bolygó elhaladt vagy elhaladt szülőcsillaga előtt.
Az exobolygó Hubble és Spitzer űrteleszkópokkal történő későbbi megfigyelései jelentős mennyiségű vízgőzt, valamint nátriumot és káliumot mutattak ki a légkörben. De most a JWST páratlan infravörös érzékenysége is megerősítette a szén-dioxid jelenlétét ezen a bolygón.
“Az ok, amiért nem tudtuk véglegesen azonosítani a CO-t2 A WASP-39 b légkörében korábban soha nem volt olyan távcsövünk, amely a megfelelő hullámhossz-tartományban képes lett volna spektrumokat létrehozni” – mondta Eliza Kempton, a Marylandi Egyetem csillagászati docense, a kutatócsoport tagja. ezt a felfedezést.
“Ez a felfedezés azt mutatja, hogy Webb beváltja azt az ígéretét, hogy a csillagászati megfigyelések átalakító létesítménye lesz.”
“Ez is egy páratlan kísérlet volt a nyílt tudományban, amelyre nagyon büszkék vagyunk” – mondta Natalie Batalha, a Santa Cruz-i Kaliforniai Egyetem munkatársa, a csapat vezetője.
“Több mint 300 tudós vesz részt a világ minden tájáról” – mondta a Twitteren.
A csapat dolgozata jelenleg az arXiv-en van, de közzétételre is elfogadták Természet és a jövő héten meg kell jelennie az interneten.
A szén-dioxid természetesen jelen van a Föld légkörében a szénciklus részeként, de egyre nagyobb mértékben az emberi tevékenység is kibocsátja. A tudósok úgy vélik, hogy a CO2 egy másik világ légkörében fontos lépés a földönkívüli élet kémiai bionyomkövetőinek megtalálása felé.
Az exobolygók légkörének tanulmányozása a JWST egyik nagyon várt kutatási területe. A kutatócsoport a teleszkóp közeli infravörös spektrográfját (NIRSpec) használta a WASP-39 b megfigyeléséhez.
Egy sajtóközleményben Kempton elmondta, hogy megkapták a spektrum korai változatát – mielőtt bárki felcímkézte volna a jellemzőit –, és a szén-dioxid jelenléte azonnal nyilvánvalóvá vált.
“A spektrum alakja összetéveszthetetlen egy hozzám hasonló ember számára, aki az exobolygók légkörét modellálja a megélhetésért” – mondta.
„Ez nagyon különbözik az exobolygók légkörének korábbi megfigyelésétől, ahol általában egy sokkal bonyolultabb folyamaton megyünk keresztül, amikor sok különböző lehetséges légkörmodellt összehasonlítunk az adatokkal, hogy meggyőzzük magunkat arról, hogy egy adott atomot vagy molekulát észleltünk. Webb megfigyelése a WASP-39 b-ről, a CO2 csak ülök ott, és integetek: „Helló! Itt vagyok!'”
Az exobolygó légköri spektruma egy kis “domb”, 4,1 és 4,6 mikron között. Kempton elmagyarázta, hogy egyetlen másik obszervatórium sem mért ilyen finom különbségeket ennyi egyedi szín fényerejében a 3-5,5 mikron tartományban egy exobolygó átviteli spektrumában.
“A spektrum ezen részéhez való hozzáférés kulcsfontosságú az olyan gázok, mint a víz és a metán, valamint a szén-dioxid mennyiségének mérése, amelyekről úgy gondolják, hogy számos különböző típusú exobolygóban léteznek” – áll a sajtónyilatkozatban.
2022. július 10-én a JWST nyolc órán keresztül figyelte a WASP-39-et, megmérte a fényerejét, és megvárta, amíg a WASP-39b bolygó elhomályosítja. Ez ugyanaz a tranzittechnika, amelyet a NASA Kepler és TESS küldetései is használnak az exobolygók megtalálására, egy lényeges különbséggel, a Batalha magyarázta a Twitteren.
“A Kepler és a TESS “fehér fényben” figyeli a tranzitokat, míg a JWST egyszerre több száz színben képes megfigyelni az áthaladást. A JWST megteheti ezt, mert olyan spektrográfokkal van felszerelve, amelyek a fehér fényt infravörös színű szivárványokban szórják” – mondta. mondott.
“A szén-dioxid ilyen egyértelmű jelének észlelése a WASP-39b-n jót jelent a kisebb, földi méretű bolygók légkörének észleléséhez.”
Egy tranzit során a csillagfény egy részét teljesen eltakarja a bolygó, ami tompítja a csillagfényt. De a fény egy része áthalad a bolygó légkörén.
Mivel a különböző gázok különböző színkombinációkat nyelnek el, a kutatók elemezhetik az átvitt fény fényerejének apró különbségeit egy hullámhossz-spektrumon keresztül, és pontosan meghatározhatják, mi alkotja a légkört.
A WASP-39 b nagyon közel kering a csillagához – a Nap és a Merkúr távolságának csak körülbelül egynyolcada –, és alig több mint négy földi nap alatt tesz meg egy pályát. Családias légkörével és gyakori átutazásával a csapat tudta, hogy a WASP-39b ideális korai célpont.
“Csodálatos látni, hogy az ESA NIRSpec műszer ezeket a hihetetlen adatokat produkálja a küldetés ilyen korai szakaszában, amikor tudjuk, hogy még javíthatunk az adatok minőségén” – mondta Sarah Kendrew, az ESA Webb MIRI műszer- és kalibrációs tudósa, a baltimore-i Űrteleszkóp Tudományos Intézetében.
A JWST csapata azt mondta, hogy a bolygó légkörének összetételének megértése fontos, mert elárul valamit a bolygó eredetéről és fejlődéséről.
“Először látni az adatokat olyan volt, mintha egy verset a maga teljességében olvasnánk, amikor korábban csak minden harmadik szavunk volt” – tette hozzá Laura Kreidberg, a németországi heidelbergi Max Planck Csillagászati Intézet munkatársa.
“Ezek a kezdeti eredmények csak a kezdetet jelentik; az Early Release Science adatai azt mutatják, hogy a Webb gyönyörűen teljesít, és a kisebb és hűvösebb exobolygók (inkább a saját Földünkhöz hasonló) elérhetőek.”
A csapat azt reméli, hogy ez a korai kiadás felhatalmazza és ösztönzi a többi csapatot az együttműködésre és a JWST által most előállított rengeteg adat megosztására.
„A cél a korai kiadású tudományos megfigyelések gyors elemzése, és a tudományos közösség számára használható nyílt forráskódú eszközök kifejlesztése” – magyarázza Vivien Parmentier, az Egyesült Királyság Oxfordi Egyetemének munkatársa.
“Ez lehetővé teszi a világ minden tájáról érkező hozzájárulásokat, és biztosítja, hogy a lehető legjobb tudomány származzon a következő évtizedekben végzett megfigyelésekből.”
Ezt a cikket eredetileg a Universe Today tette közzé. Olvassa el az eredeti cikket.