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.