JWST urmărește atmosfera unei exoplanete bombardate de radiații stelare

În această săptămână, astronomii au anunțat că au găsit dovezi ale reacțiilor chimice în atmosfera unei exoplanete aflate la 700 de ani lumină distanță de Pământ. Cercetătorii care folosesc telescopul spațial James Webb au creat un portret chimic detaliat al gazelor arzătoare care se rotesc în jurul exoplanetei WASP-39b. Această planetă „saturn fierbinte” orbitează extrem de aproape de steaua gazdă, ceea ce înseamnă că are temperaturi ridicate de până la 1.600 de grade Fahrenheit sau 900 de grade Celsius. De asemenea, este umflat, cu aproximativ un sfert din masa lui Jupiter, dar de 1,3 ori dimensiunea sa.

Datele timpurii despre WASP-39b au fost împărtășite în această vară, când JWST a detectat dioxid de carbon în atmosfera sa – prima dată când acest gaz a fost detectat pe o planetă din afara sistemului nostru solar. Acum, o imagine mai detaliată a atmosferei sale a fost pictată într-o serie de lucrări postate recent pe arXiv, dintre care trei au fost acceptate pentru publicare în Nature și două sunt în curs de revizuire, ca parte a unui program conceput pentru a elibera rapid observațiile. și date făcute de telescop oamenilor de știință din întreaga lume. Cercetătorii au folosit trei dintre instrumentele lui Webb, NIRSpec, NIRCam și NIRISS, pentru a colecta informații de spectroscopie despre atmosfera planetei.

„Am observat exoplaneta cu mai multe instrumente care acoperă împreună o zonă largă a spectrului infraroșu și o panoplie de amprente chimice inaccesibile până la JWST”, a declarat unul dintre cercetători, Natalie Batalha de la Universitatea din California, Santa Cruz, într-un comunicat. „Date ca acestea sunt o schimbare de joc.”

În ultimul deceniu, cercetătorii în astronomie au descoperit o multitudine de exoplanete, sau planete în afara sistemului nostru solar. Cu peste 5.000 de exoplanete confirmate până în prezent, provocarea este acum să înțelegem aceste planete mai în profunzime. Mai mult decât să cunoască dimensiunea sau masa unei exoplanete, cercetările de ultimă oră se concentrează acum pe învățarea despre atmosfera lor. Iar instrumente precum JWST fac posibilă vizualizarea acestor atmosfere îndepărtate mai detaliat decât oricând.

Instrumentele JWST sunt folosite pentru a efectua o tehnică numită spectroscopie de tranzit. Ei observă lumina care vine de la steaua gazdă în timp ce trece prin atmosfera planetei. Această lumină este împărțită în lungimi de undă diferite, iar din aceasta, cercetătorii pot vedea ce lungimi de undă au fost absorbite. Diferite substanțe chimice absorb diferite lungimi de undă de lumină, permițând cercetătorilor să determine compoziția atmosferei planetei.

Cercetarea a constatat că în atmosferă există sodiu, potasiu, monoxid de carbon și vapori de apă, ceea ce confirmă descoperirile anterioare că WASP-39b conține vapori de apă în atmosfera sa. Dar a găsit și dioxid de sulf, prima dată când această moleculă a fost detectată într-o atmosferă de exoplanetă. Găsirea acestor molecule sugerează un proces similar cu cel găsit în stratul de ozon al Pământului, deoarece dioxidul de sulf se formează din reacțiile chimice din atmosfera superioară cauzate de lumina de la steaua gazdă.

„Este pentru prima dată când vedem dovezi concrete ale fotochimiei – reacții chimice inițiate de lumina energetică a stelelor – pe exoplanete”, a spus un alt cercetător, Shang-Min Tsai de la Universitatea din Oxford. „Văd acest lucru ca pe o perspectivă cu adevărat promițătoare pentru progresul înțelegerii noastre asupra atmosferelor exoplanetelor cu [această misiune]”.

Având în vedere că WASP-39 b orbitează atât de aproape de steaua gazdă, la o opteme din distanța dintre Mercur și Soare, studiul lui poate arăta cum interacționează radiațiile stelelor cu atmosferele planetare. În timp ce radiațiile pot fi dăunătoare vieții (Pământul este protejat de radiațiile Soarelui prin magnetosfera sa, fără de care planeta ar fi putut fi nelocuită), ea poate juca, de asemenea, un rol important în reacțiile chimice care creează molecule necesare pentru a susține o atmosferă locuibilă.

„Planetele sunt sculptate și transformate orbitând în baia de radiații a stelei gazdă”, a spus Batalha. „Pe Pământ, acele transformări permit vieții să prospere.”