Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zajrzał w atmosferę odległej planety. Co w niej znalazł?

Od momentu uruchomienia, należący do NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zajrzał już w wiele znanych i nieznanych zakątków Wszechświata. Tym razem jego obiektyw zwrócił się w stronę gazowego olbrzyma WASP-39 b z gwiazdozbioru Panny. Planeta znajduje się w odległości około 700 lat świetlnych od Ziemi, ale dzięki niedawnym obserwacjom wiemy o niej więcej niż o milionach bliższych ciał niebieskich.

WASP-39 b to "gorący Saturn" - ogromna, gazowa planeta, która krąży bardzo blisko swojej gwiazdy macierzystej. Po raz pierwszy zaobserwowana została w 2011 roku, a w sierpniu tego roku udało się odkryć na niej ślady dwutlenku węgla.

Naukowcy postanowili dokładniej zbadać skład jej rozgrzanej atmosfery za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Do tego celu wykorzystali oni cztery tryby pracy instrumentów pomiarowych, pozwalające na zarejestrowanie ciała niebieskiego w różnych widmach świetlnych.

Aby zobaczyć atmosferę WASP-39 b, Webb śledził planetę, gdy przechodziła przed swoją gwiazdą. Światło emitowane przez gwiazdę delikatnie podświetlało atmosferę planety, umożliwiając jej obserwacje. Związki chemiczne w atmosferze pochłaniają różne kolory widma świetlnego, a dzięki instrumentom wykorzystującym światło podczerwone, Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba wychwytuje także substancje, które nie mogą być zauważone w świetle widzialnym.

Co znajduje się w atmosferze WASP-39 b? Naukowców szczególnie podekscytowało znalezienie dwutlenku siarki - po raz pierwszy związek ten został odnaleziony w atmosferze egzoplanety. Cząsteczki dwutlenku siarki powstają w wyniku reakcji chemicznych, napędzanych światłem pochodzącym od macierzystej gwiazdy. Na Ziemi w podobny sposób powstaje ochronna warstwa ozonowa.

- Po raz pierwszy widzimy konkretne dowody na istnienie fotochemii, czyli reakcji inicjowanych przez światło gwiazdy, na egzoplanetach - tłumaczy Shang-Min Tsai z Uniwersytetu Oksfordzkiego, główny autor pracy wyjaśniającej pochodzenie dwutlenku siarki w atmosferze WASP-39 b. - To obiecujący krok w stronę lepszego zrozumienia atmosfery egzoplanet.

Inne składniki atmosfery wykryte przez teleskop to sód, potas i para wodna, co potwierdza wcześniejsze obserwacje. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba dostrzegł także dwutlenek i tlenek węgla, nie znalazł natomiast śladów metanu i siarkowodoru. Najnowsze dane dają również wskazówkę, że pokrywające planetę chmury prawdopodobnie nie tworzą nad nią grubej, jednolitej powłoki, ale są bardziej rozproszone.

Tak dokładna wiedza o składzie atmosfery WASP-39 b daje naukowcom wgląd w to, jak planeta uformowała się z dysku gazu i pyłu otaczającego macierzystą gwiazdę. Bliskość planety do jej gwiazdy macierzystej czyni ją również użytecznym "laboratorium" do badania połączeń pomiędzy planetami a ich gwiazdami.

Odkrycia te dobrze wróżą zdolności instrumentów Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba do prowadzenia badań różnych typów planet pozasłonecznych, na które liczy społeczność naukowa. Obejmuje to analizę atmosfer nie tylko gazowych olbrzymów, ale także mniejszych, skalistych planet.

- Obserwowaliśmy planetę za pomocą wielu instrumentów, które razem zapewniają szeroki zakres widma podczerwonego i bogactwo odcisków chemicznych niedostępnych do tego czasu - wskazuje Natalie Batalha z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz, która koordynowała badania. - Takie dane kompletnie zmieniają reguły gry.

- W ten sposób będziemy mogli zobaczyć atmosfery planet w zupełnie nowym ujęciu - dodaje Laura Flagg z Uniwersytetu Cornella, współautorka badania. - To niesamowicie ekscytujące wiedzieć, że wszystko, co wiemy, zostanie napisane na nowo. To jedna z najlepszych rzeczy w byciu naukowcem.