Oto zdjęcie obcego układu słonecznego. Kosmiczny teleskop Webba odkrył coś jeszcze

HR 8799 to układ gwiezdny liczący zaledwie 30 mln lat – prawdziwy młodzieniec w porównaniu z naszym 4,6-miliardowym Układem Słonecznym. Cztery gigantyczne planety, które go otaczają, wciąż emanują ciepłem powstałym podczas ich gwałtownego narodzenia.

Dzięki temu emitują duże ilości światła podczerwonego, które można badać za pomocą czułych instrumentów teleskopu Webba.

Układ HR 8799 jest jednym z najbardziej znanych układów planetarnych poza naszym własnym. Znajdujące się tam cztery gigantyczne planety były już wcześniej obiektem licznych badań, jednak dopiero teraz udało się uzyskać jednoznaczne dowody na to, w jaki sposób mogły powstać.

Najnowsze obserwacje wskazują, że proces formowania tych planet był bardzo podobny do tego, w jaki sposób powstały Jowisz i Saturn.

Gianty mogą formować się na dwa sposoby: przez powolne budowanie stałych rdzeni, które przyciągają gaz (tzw. akrecja rdzenia) lub przez nagłe zapadnięcie się obłoku gazu i pyłu w dysku protoplanetarnym wokół gwiazdy.

Dane z teleskopu Webba wyraźnie wskazują, że planety w HR 8799 powstały metodą akrecji rdzenia. Kluczowym dowodem na to są wysokie ilości cięższych pierwiastków, takich jak węgiel, tlen i żelazo, w ich atmosferach.

To bardzo ekscytujące wnioski, ponieważ dotąd brakowało twardych dowodów na to, czy formowanie gazowych olbrzymów w innych układach przebiega tak samo jak u nas.

Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal.

Obserwacje HR 8799 potwierdzają, że teleskop Webba potrafi nie tylko analizować skład atmosfer egzoplanet na podstawie światła przechodzącego przez ich atmosfery, ale także bezpośrednio wykrywać i obrazować konkretne gazy.

W tym przypadku kluczowym elementem była detekcja dwutlenku węgla, który udało się sfotografować w widmie podczerwonym przy długościach fal między 3 a 5 mikrometrów. To otwiera drzwi do przyszłych badań atmosfer egzoplanet na niespotykaną dotąd skalę.

Warto dodać, że wcześniej w 2022 roku JWST wykrył dwutlenek węgla w atmosferze egzoplanety WASP-39 b, ale było to jedynie pośrednie odkrycie na podstawie zmiany światła gwiazdy podczas przechodzenia planety na jej tle. Teraz mamy pierwszy przypadek bezpośredniego sfotografowania CO2 w atmosferze egzoplanety, co stanowi ogromny przełom.

Więcej o odkryciach Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba przeczytasz na Spider's Web:

Większość egzoplanet pozostaje poza zasięgiem bezpośredniego obrazowania, ponieważ ich blask jest tysiące razy słabszy niż blask macierzystej gwiazdy. Jednak teleskop Webba wyposażony jest w specjalne koronografy, które blokują światło gwiazdy i pozwalają skupić się na samych planetach.

Ta technika umożliwi nie tylko badanie składu atmosfer, ale także pomoże astronomom lepiej rozróżniać, czy obiekty krążące wokół gwiazd to faktycznie planety, czy może brązowe karły – obiekty powstałe jak gwiazdy, ale niewystarczająco masywne, by rozpocząć proces fuzji jądrowej.

W ramach tego samego badania przeprowadzono również analizę planety 51 Eridani b, znajdującej się 96 lat świetlnych od Ziemi. JWST zarejestrował jej obraz w podczerwieni przy długości fali 4,1 mikrometra, co potwierdza jego niesamowitą czułość w wykrywaniu słabych obiektów w pobliżu jasnych gwiazd.

Naukowcy nie zamierzają się zatrzymać. "Chcemy robić jeszcze więcej zdjęć innych układów planetarnych i porównywać je z naszym własnym. To pomoże nam zrozumieć, jak rzadki lub jak typowy jest nasz Układ Słoneczny" – mówi William Balmer, astrofizyk z Johns Hopkins University, który przewodził badaniom.

Kolejne obserwacje teleskopu Webba będą koncentrować się na potwierdzeniu, jak często planety o długich okresach orbitalnych formują się poprzez akrecję rdzenia.

Teleskop Jamesa Webba ponownie udowadnia, że jego możliwości badawcze są rewolucyjne. Wkraczamy w nową erę poznawania egzoplanet i jesteśmy o krok bliżej do zrozumienia, jak powstają światy poza naszym Układem Słonecznym. Czy jesteśmy unikalni w kosmosie? Może już niedługo poznamy odpowiedź.