Webb kuvasi uuden eksoplaneetan 12 valovuoden etäisyydeltä

ESA

NASA/ESA/CSA James Webb -avaruusteleskooppia käyttävä kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä on kuvannut suoraan eksoplaneetan noin 12 valovuoden etäisyydeltä Maasta. Vaikka aikaisemmin oli vihjeitä planeetan olemassaolosta, sitä ei vahvistettu ennen kuin Webb kuvasi sen. Planeetta on yksi kylmimmistä tähän mennessä havaituista eksoplaneetoista.

Planeetta, joka tunnetaan nimellä Epsilon Indi Ab, on useita kertoja Jupiterin massainen ja kiertää K-tyypin Epsilon Indi A (Eps Ind A) tähteä, joka on suunnilleen Auringon ikäinen, mutta hieman viileämpi. Tiimi tarkkaili Epsilon Indi Ab:ta käyttämällä Webbin  MIRI:n ( mid-Infrared Instrument ) koronagrafia. Vain muutamia kymmeniä eksoplaneettoja on aiemmin kuvattu suoraan avaruudessa ja maassa sijaitsevilla observatorioilla.

Exoplaneetta Epsilon Indi Ab (MIRI-kuva). Eksoplaneetta on oranssi pallukka ja itse Epsilon Indi A -tähti on peitetty Webbi toimiessa koronagrafina kuvaa otetaessa. Kuva ESA.

"Tämä löytö on jännittävä, koska planeetta on melko samanlainen kuin Jupiter - se on hieman lämpimämpi ja massiivisempi, mutta muistuttaa enemmän Jupiteria kuin mikään muu planeetta, joka on kuvattu tähän mennessä", sanoi johtava kirjailija Elisabeth Matthews (Max Planckin tähtitieteen instituutti, Saksa).

"Aiemmat havainnot tästä järjestelmästä ovat olleet epäsuoria mittauksia tähdestä, mikä antoi meille mahdollisuuden nähdä etukäteen, että tässä järjestelmässä oli todennäköisesti jättimäinen planeetta, joka veti tähtiä", lisäsi ryhmän jäsen Caroline Morley (Texasin yliopisto, Austin, Yhdysvallat). "Siksi tiimimme valitsi tämän järjestelmän tarkkaillakseen sitä Webbillä."

 

Aurinkokunnan analogia?

Aikaisemmin kuvatut eksoplaneetat ovat yleensä nuorimpia, kuumimpia eksoplaneettoja, jotka säteilevät edelleen suuren osan syntyhetkessään olevasta energiasta. Kun planeetat jäähtyvät ja supistuvat kehityskaarensa aikana, ne muuttuvat huomattavasti himmeämmiksi ja siksi niitä on vaikeampi kuvata.

"Kylmät planeetat ovat hyvin himmeitä, ja suurin osa niiden säteilystä on keski-infrapunassa", Elisabeth selitti. "Web soveltuu ihanteellisesti keski-infrapunakuvaukseen, jota on erittäin vaikea tehdä Maan pinnalta. Tarvitsimme myös hyvän spatiaalisen resoluution erottaaksemme planeetan ja tähden kuvissamme, ja suuri Webb-peili on erittäin hyödyllinen tässä suhteessa.

Epsilon Indi Ab on yksi kylmimmistä suoraan havaittavista eksoplaneetoista, sen arvioitu lämpötila on 2 celsiusastetta – kylmempi kuin mikään muu Aurinkokuntamme ulkopuolella kuvattu planeetta ja kylmempi kuin kaikki paitsi yksi vapaasti kelluva ruskea kääpiö^[1] . Planeetta on vain noin 100 celsiusastetta lämpimämpi kuin Aurinkokuntamme kaasujättiläiset (Jupiter ja Saturnus). Tämä tarjoaa astronomeille harvinaisen mahdollisuuden tutkia Aurinkokunnan todellisten analogien ilmakehien koostumuksia.

 

Ei aivan kuten ennustettiin

Epsilon Indi Ab on kahdestoista lähin Maata tähän mennessä tunnettu eksoplaneetta ja lähin Jupiteria massiivisempi planeetta. Tiederyhmä päätti tutkia Eps Ind A:ta, koska järjestelmä osoitti vihjeitä mahdollisesta planeetasta käyttämällä radiaalinopeudeksi kutsuttua tekniikkaa, jossa mitataan isäntätähden edestakaisia heilahtelut näkösäteemme suhteen.

"Vaikka odotimme kuvaavamme planeetan tässä järjestelmässä, koska sen olemassaolosta oli merkkejä säteittäisnopeudesta, löytämämme planeetta ei ole se, mitä olimme ennustaneet", Elisabeth kertoi.

Se on noin kaksi kertaa niin massiivinen, että se on hieman kauempana tähdestä, ja sen kiertorata on erilainen kuin odotimme. Tämän ristiriidan syy on edelleen avoin kysymys. Myös planeetan ilmakehä näyttää olevan hieman erilainen kuin mallien ennusteet. Toistaiseksi meillä on vain muutama fotometrinen mittaus ilmakehästä, mikä tarkoittaa, että on vaikea tehdä johtopäätöksiä, mutta planeetta on odotettua himmeämpi lyhyemmillä aallonpituuksilla.

Tiimi uskoo, että tämä voi tarkoittaa, että planeetan ilmakehässä on paljon metaania, hiilimonoksidia ja hiilidioksidia, jotka absorboivat lyhyempiä valon aallonpituuksia. Se saattaa myös viitata hyvin pilviseen ilmakehään.

Eksoplaneettojen suora kuvantaminen on erityisen arvokasta karakterisoinnin kannalta. Tutkijat voivat kerätä valoa suoraan havaitulta planeetalta ja verrata sen kirkkautta eri aallonpituuksilla. Toistaiseksi tutkimusryhmä on havainnut Epsilon Indi Ab:n vain muutamilla aallonpituuksilla, mutta he toivovat voivansa havaita planeettaa uudelleen Webbillä suorittaakseen sekä fotometrisiä [2] että spektroskooppisia mittauksia. He toivovat myös pystyvänsä havaitsemaan muita samanlaisia ​​planeettoja Webbin avulla löytääkseen mahdollisia kehityskulkuja tällaisten planeettojen ja niiden ilmakehän muodostumisesta.

Huomautuksia

Tutkimus on julkaistu tiedejulkaisu Naturessa (maksumuuri) 24.7.2024.

[1] Ruskea kääpiö, joka tunnetaan nimellä Wise 0855, löydettiin vuonna 2014.

[2] Fotometria on tiedettä, joka mittaa tähdestä tulevan valon määrää.

Toinen musta aukko Sgr A*:n vieressä

Kölnin yliopistossa työskentelevän astrofyysikko Florian Peißkerin johtama tutkijaryhmä on havainnut Linnunradan keskustassa olevan musta aukon vierestä välimassaisen musta aukon (IMBH). Näiden kahden mustan aukon välinen etäisyys on vain 0,1 valovuotta.

IRS 13: een NACO: n ja ALMA: n kanssa tehdyt havainnot. Lähde: The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ad4098.

Löydetty välimassinen musta aukko sijaitsee tähtijoukossa IRS 13. Tutkijat tarkkailivat joukon tähtien liikkeitä ja havaitsivat niiden olevan järjestäytyneitä, satunnaisten liikesuuntien sijaan. Suurimmat nopeudet olivat noin 130 km/s ja tähtien liikeratoihin vaikuttaa voimakkaasti joukossa oleva massapiste.

Laskelmat osoittivat, että massapisteen täytyi olla musta aukko, sillä sen massaksi laskettiin noin 32 000 auringonmassaa. Tämän tarkoitti, että IRS 13 musta aukko on ns. välimassainen musta aukko. Välimassaisilla mustilla aukoilla ymmärretään mustia aukkoja, joiden massa asettuu yhdestä tähdestä muodostuneen mustan aukon (maksimissaan 80 auringonmassaa) ja galaksien ytimissä sijaisevien miljoonien auringonmassaisten mustien aukkojen väliin. Tällaisia kohteita tunnetaan vain kymmenkunta.

ISR 13 havaittiin ensikerran noin 25 vuotta sitten. Aluksi sen arveltiin olevan massiivinen tähti. Nopeasti kuitenkin paljastui, että se saattoi olla liian massiivinen yhdeksi tähdeksi, joten sitä alettiin pitää kaksoistähtenä. Sekään ei selittänyt kaikkia havaintoja ja niinpä tutkijat päätyivät olettamaan sen olevan hyvin massiivinen Wolfin–Rayetin tähti, joka olisi muuttumassa supernovaksi lähiaikoina. Seuraava vaihe tutkimuksessa oli se, että ISR 13 todettiin olevan tähtijoukko. Tosin tähtijoukkona olemassaolo näin lähellä 4,3 miljoonan auringonmassaisen mustan aukon välittömässä läheisyydessä herätti ihmetystä. Sen ei uskottu pystyvän pysymään koossa, ennekuin nyt tämän uuden tutkimuksen mukaan sille saatiin luotettava selitys.

Tutkimuksesta on raportoitu The Astrophysical Journal tiedejulkaisun vol 970 no 1 heinäkuun 18. päivänä 2024 otsikolla "The Evaporating Massive Embedded Stellar Cluster IRS 13 Close to Sgr A*. II. Kinematic Structure". Artikkeli on luettavissa kokonaisuutenaan pdf-formaatissa.

IRS 13 ei ole ainoa tähtijoukko Linnunradan mustan aukon välittömässä läheisyydessä. Esimerkiksi IRS 16 on toinen merkittävä tähtijoukko, joka sisältää monia hyvin massiivisia tähtiä. Näiden muiden tähtijoukkojen keskustoissa ei ole yhtä selviä todisteita mustista aukoista. Kuitenkin tällaiset joukot ja niiden mahdolliset mustat aukot ovat edelleen aktiivisen tutkimuksen kohteena, koska ne voivat tarjota tärkeitä tietoja galaktisen ytimen dynamiikasta ja mustien aukkojen muodostumisesta.

Komeetta Tsuchinshan-ATLAS (C/2023 A3) kirkastui jälleen

SpaceWeather.com -sivuston mukaan komeetta Tsuchinshan-ATLAS (C/2023 A3) on kirkastunut uusimpien havaintojen mukaan. Tämä osoittanee, että komeetta ei ole pirstoutumassa, kuten jonkin aika sitten uutisoitiin aikaisemmasta Zdenek Sekanina:n johtman tutkimusryhmä raportista.

TRAPPIST-teleskooppeja Chilessä käyttävät tähtitieteilijät ovat raportoineet komeetan haihduttaneen sellaisen määrän vettä, joka on tyypillistä noin 2 km halkaisijaltaan olevalle komeettaytimelle 1,6 au etäisyydellä Auringosta. Tämän kokoinen komeettaydin tuskin koskaan on pirstoitunut tällä etäisyydellä. Pirstoutunut ydin ei pystyisi missään olosuhteissa muodostamaan havaitun kaltaista komaa.

Komeetan kirkkaus on ollut jälleen kasvussa, vaikka siinä jonkinlainen notkahdus on ollut havaittavissa. Tällä hetkellä komeetan kirkkaus on noin 11^m . Seiichi Yoshida:n ylläpitämän komeettasivuston mukaan kirkkauden kehitys näyttää jatkuvan ennusteiden mukaisesti. Näyttääkin siltä, että ensi lokakuussa voimme nähdä paljain silmin hienon komeetan. Etsintäkarttoja löytyy tästä linkistä.

Syyskauden ”suuri komeetta” saattaa päätyä ”suutariksi”

Komeetta C/2023 A3, joka tunnetaan myös nimellä Tsuchinshan-ATLAS, saattaa hajota kokonaan ennen kuin se saavuttaa lähimmän etäisyytensä Maasta 13. lokakuuta. Jos komeetta selviää tarpeeksi pitkään, sen pitäisi olla tarpeeksi kirkas havaittavaksi paljaalla silmällä lokakuun aikana. Odotukset tämän komeetan kirkkaudesta ja näkemisestä ovat olleet suuret, mutta tutkijat ja erityisesti tähtiharrastajat saattavat joutua pettymään odotuksissaan.

C/2023 A3 (Tsuchinshan-ATLAS) 26. huhtikuuta 2024 8 tuuman f/4 -kaukoputkella valokuvattuna. Kuvaan on pinottu 93 kolmenkymmenen sekunnin valotusta komeetan liikkeen mukaan, jolloin tähdet muodostavat pistejonoja kuvaan. Kuva C messier/Wikimedia Commons.

Komeetta Tsuchinshan-ATLAS (C/2023 A3) löydettiin ensimmäisen kerran Kiinan Purple Mountain -observatorion XuYi-asemalla 9. tammikuuta 2023, mutta se kadotettiin ja löydettiin uudelleen Etelä-Afrikassa sijaitsevassa ATLAS-kaukoputkella Sutherlandin observatoriossa 22. helmikuuta 2023. Vaikka jotkut asiantuntijat ovat eri mieltä, viimeaikaiset havainnot viittaavat siihen, että komeetta on jo alkanut pirstoutua ja saattaa hajota kokonaan seuraavien viikkojen tai kuukausien aikana.

Kirkkausennusteiden mukaan se olisi havaittavissa paljain silmin useiden viikkojen ajan. Kuitenkin uudessa tutkimuksessa NASA:n Jet Propulsion Laboratoryn astronomi Zdenek Sekanina, joka on tutkinut komeettoja yli 50 vuoden ajan, väittää, että C/2023 A3 saattaa pirstoutua kokonaan ennen kuin se saavuttaa perihelinsä 27. syyskuuta 2024.

Komeetat usein voivat hajoavat perihelin tienoilla, kun auringonsäteily lämmittää komeettaytimen pintamateriaalia (jäätä) ja saattaa muodostaa paineisia kaasutaskuja pinnanalaisiin kerroksiin. Paineen kasvaessa suuremmaksi tapahtuu lopulta purkaus, joka voi olla niin voimakas, että koko ydin pirstoutuu isommiksi tai pienemmiksi kappaleiksi. Ilmeisesti tässä komeetassa purkaukset ovat jo tässä vaiheessa yleisiä ja pienempiä kappaleita irtoaa hyvin usein. Nämä pienemmät kappaleet ovat niin himmeitä, että niitä ei pystytä havaitsemaan satojen miljoonien kilometrien etäisyydeltä.

Viime aikoina useampi komeetta on pirstoutunut saavuttuaan Aurinkokuntamme sisäosiin. Esimerkiksi komeetta ISON hajosi Auringon lähiohituksen aikana vuonna 2014. Myös komeetta C/2019 Y4 pirstoutui hyvin moneen kappaleeseen vuonna 2020 perihelissään.

Komeetta ISON hajosi perihelin ohituksen aikaan vuonna 2014. Kuva on SOHO aurinko-observatorion LASCO-koronagrafilla otettu komeetan periheliohituksen aikana ja on yhdistelmä eriaikoina otetuista kuvista. Kuva ESA/NASA.

Vaikka komeetan tulevaisuus on epävarma, sen seuraaminen tarjoaa mielenkiintoista tietoa aurinkokunnan dynamiikasta.

Komeetta C/2023 A3:n mahdolliseen hajoamiseen viittaavat seuraavat yksityiskohdat:

·    Komeetat muodostavat pyrstön, kun ne lähestyvät Aurinkoa. Pyrstö muodostuu komeettaytimen haihtuvat aineet alkavat vapautua. Jos komeetan häntä on epätavallisen lyhyt tai heikko, se voi viitata hajoamiseen. Tämän komeetan pyrstön suunta on hieman erikoinen, jonka tutkijat tulkitsevat mahdollisesti alkavaksi hajoamiseksi.

·    Toinen mahdollisesta hajoamisesta kertova havainto on komeetan kirkkaus. Se saavutti toistaiseksi suurimman kirkkautensa noin 170 – 160 vuorokautta ennen periheliä ja on sen jälkeen himmentynyt noin 0,5 magnitudia.

·     Edelleen komeetasta vapautuvan pölyn määrä on vähentynyt kirkkauden kanssa samassa linjassa.

On tärkeää huomata, että komeettojen käyttäytyminen voi olla monimutkaista, ja tarkkaa hajoamisen syytä voi olla vaikea määrittää ilman jatkuvaa seurantaa ja lisätutkimuksia.