WASP-39b, un gigant gazos aflat la aproximativ 700 de ani lumină distanță, se dovedește a fi o adevărată comoară exoplanetară.
La începutul acestui an, WASP-39b a fost subiectul primei detectări de dioxid de carbon în atmosfera unei planete din afara Sistemului Solar.
Acum, o analiză aprofundată a datelor de la telescopul spațial James Webb (JWST) ne-a oferit o mină de aur absolută de informații: cea mai detaliată privire asupra atmosferei unei exoplanete de până acum.
Rezultatele includ informații despre norii lui WASP-39b, prima detectare directă a fotochimiei într-o atmosferă de exoplanetă și un inventar aproape complet al conținutului chimic al atmosferei care dezvăluie indicii tentante ale istoriei formării exoplanetelor.
Aceste descoperiri epice au fost publicate în cinci lucrări în Nature și deschid calea pentru eventuala detectare a semnăturilor chimice ale vieții în afara Sistemului Solar.
„Aceste observații timpurii sunt un prevestitor al unei științe mai uimitoare care va veni cu JWST”, spune astrofizicianul Laura Kreidberg , director al Institutului Max Planck pentru Astronomie din Germania.
„Am pus telescopul la încercare pentru a testa performanța și a fost aproape impecabil – chiar mai bine decât am sperat.”
De când primele exoplanete au fost descoperite la începutul anilor 1990, am căutat să aflăm mai multe despre aceste lumi care orbitează stelele extraterestre.
Dar provocările au fost abrupte. Exoplanetele pot fi extrem de mici și sunt extrem de îndepărtate. Nici măcar nu i-am văzut pe majoritatea dintre ei: știm despre existența lor doar pe baza efectului pe care îl au asupra stelelor gazdă.
Unul dintre aceste efecte are loc atunci când exoplaneta trece între noi și stea, eveniment cunoscut sub numele de tranzit. Acest lucru face ca lumina stelelor să se estompeze ușor; evenimentele periodice de estompare sugerează prezența unui corp în orbită. Putem chiar să spunem cât de mare este acel corp care orbitează, pe baza efectelor de estompare și gravitaționale asupra stelei.
Și mai putem spune ceva, pe baza datelor de tranzit. Pe măsură ce lumina stelelor trece prin atmosfera exoplanetei în tranzit, aceasta se schimbă. Unele lungimi de undă din spectru sunt estompate sau luminoase, în funcție de modul în care moleculele din atmosferă absorb și re-emit lumina.
Semnalul este slab, dar cu un telescop suficient de puternic și un teanc de tranzite, caracteristicile schimbătoare de absorbție și emisie de pe spectru pot fi decodificate pentru a determina conținutul atmosferei unei exoplanete.
JWST este cel mai puternic telescop spațial lansat vreodată. Cu trei dintre cele patru instrumente ale sale, a obținut spectre infraroșu detaliate de la steaua WASP-39. Oamenii de știință s-au apucat apoi de a analiza codurile colorate.
Mai întâi a fost un recensământ al moleculelor prezente în atmosfera lui WASP-39b. În plus față de dioxidul de carbon menționat mai sus , cercetătorii au detectat vapori de apă, sodiu și monoxid de carbon. Nu a existat nicio detectare a metanului, ceea ce sugerează că metalicitatea lui WASP-39b este mai mare decât cea a Pământului.
Abundența acestor elemente este de asemenea revelatoare. În special, raportul dintre carbon și oxigen sugerează că exoplaneta s-a format mult mai departe de steaua gazdă decât poziția sa apropiată actuală, ocupând o orbită de patru zile. Și datele de modelare și observație sugerează că cerul exoplanetelor este populat de nori sparți – nu de apă, ci de silicați și sulfiți.
În cele din urmă, observațiile au relevat prezența unui compus numit dioxid de sulf. Aici, în Sistemul Solar, pe lumi stâncoase precum Venus și luna Joviană Io , dioxidul de sulf este rezultatul activității vulcanice. Dar pe lumi gazoase, dioxidul de sulf are o altă origine: este produs atunci când hidrogenul sulfurat este descompus de lumină în părțile sale constitutive, iar sulful rezultat este oxidat.
Reacțiile chimice induse de fotoni sunt cunoscute sub numele de fotochimie și au implicații pentru locuibilitatea, stabilitatea unei atmosfere și formarea de aerosoli.
WASP-39b, pentru a fi clar, nu este probabil să fie locuibil pentru viață așa cum o cunoaștem din o mulțime de motive, inclusiv, dar fără a se limita la temperatura sa arzătoare și machiajul gazos, dar detectarea fotochimiei este una care are implicații pentru studii atmosferice ale altor lumi și înțelegerea evoluției lui WASP-39b în sine.
Oamenii de știință planetari s-au pregătit de ani de zile pentru perspectivele atmosferelor pe care se aștepta să le ofere JWST. Odată cu prima analiză detaliată a atmosferei exoplanetelor, se pare că telescopul spațial își va respecta promisiunea.
În plus, echipele implicate în această cercetare pregătesc documentație, astfel încât alți oameni de știință să își poată aplica tehnicile la observațiile viitoare ale exoplanetelor JWST.
S-ar putea să nu detectăm semnele vieții într-o atmosferă de exoplanetă cu JWST – poate că va fi nevoie de un telescop și mai puternic pentru a oferi acel nivel de detalii fine – dar cu analiza WASP-39b, acea descoperire se simte din ce în ce mai tentant la îndemână. .
„Astfel de date”, spune astronomul Natalie Batalha de la Universitatea din California, Santa Cruz, „schimbă jocul”.
Cercetarea va fi publicată Nature
