James Webb Uzay Teleskobu, daha önce hiç görülmemiş bir dış gezegen atmosferi ortaya koyuyor

James Webb Uzay Teleskobu (JWST) bir ilke daha imza attı: uzak bir dünyanın göklerinin ayrıntılı bir moleküler ve kimyasal portresi.

Teleskopun son derece hassas aletler dizisi, WASP-39 b olarak bilinen, yaklaşık 700 ışıkyılı uzaklıkta bir yıldızın etrafında dönen Satürn kadar büyük bir gezegen olan “sıcak Satürn”ün atmosferi üzerinde eğitildi. JWST ve Hubble ve Spitzer dahil diğer uzay teleskopları daha önce bu kavurucu gezegenin atmosferinin izole edilmiş bileşenlerini ortaya çıkarmış olsa da, yeni okumalar tam bir atomlar, moleküller menüsü ve hatta aktif kimya ve bulutların belirtilerini sağlıyor.

Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian ve yeni sonuçlara katkıda bulunan bilim adamlarından biri.

López-Morales, “Bu sinyallerin çoğunu göreceğimizi tahmin etmiştik, ancak yine de verileri ilk gördüğümde hayran kaldım,” diye ekliyor.

En son veriler ayrıca dış gezegenlerdeki bu bulutların yakından nasıl görünebileceğine dair bir ipucu veriyor: gezegenin üzerinde tek tip bir örtü yerine parçalanmış.

Bulgular, JWST’nin, bilim adamlarının umduğu ötegezegenler (diğer yıldızların etrafındaki gezegenler) hakkında geniş kapsamlı araştırmaları yürütme kabiliyetine işaret ediyor. Buna TRAPPIST-1 sistemindekiler gibi daha küçük, kayalık gezegenlerin atmosferlerinin araştırılması da dahildir.

Koordinasyona katkıda bulunan ve yardım eden Santa Cruz Kaliforniya Üniversitesi’nden bir astronom olan Natalie Batalha, “Ötegezegeni, birlikte kızılötesi spektrumun geniş bir alanını ve JWST’ye kadar erişilemeyen bir dizi kimyasal parmak izi sağlayan birden fazla araçla gözlemledik” dedi. yeni araştırma “Bunlar gibi veriler oyunun kurallarını değiştirir.”

Keşif paketi, ön baskı web sitesi arXiv’de bulunan, yeni gönderilen beş bilimsel makaleden oluşan bir dizide ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Benzeri görülmemiş keşifler arasında, gezegenin ana yıldızından gelen yüksek enerjili ışık tarafından tetiklenen kimyasal reaksiyonlardan üretilen bir molekül olan kükürt dioksitin bir ötegezegen atmosferindeki ilk tespiti yer alıyor. Dünya’da, üst atmosferdeki koruyucu ozon tabakası da benzer şekilde oluşturulur.

NASA Hubble üyesi, Astrofizik Merkezi’nde astronom ve kükürt dioksit keşfini yapan ekibin çekirdek üyesi Diana Powell, “Kükürt dioksitin şaşırtıcı tespiti nihayet fotokimyanın ‘sıcak Satürnler’in iklimini şekillendirdiğini doğruladı” diyor. “Dünyanın iklimi de fotokimya tarafından şekillendiriliyor, bu nedenle gezegenimizin ‘sıcak Satürnler’ ile daha önce bildiğimizden daha fazla ortak noktası var.”

Harvard’da yüksek lisans öğrencisi ve Astrofizik Merkezi’nde araştırmacı olan Jea Adams, kükürt dioksit sinyalini doğrulayan verileri analiz etti.

Adams, “Ögegezegen atmosferleri alanında erken kariyer araştırmacısı olarak, böyle bir tespitin parçası olmak çok heyecan verici” diyor. “Bu verileri analiz etme süreci büyülü hissettirdi. İlk verilerde bu özelliğin ipuçlarını gördük, ancak bu daha yüksek hassasiyetli araç, SO’nun imzasını ortaya çıkardı.₂ açıkça ve bulmacayı çözmemize yardımcı oldu.”

Tahmini 1.600 Fahrenheit sıcaklıkta ve çoğunlukla hidrojenden oluşan bir atmosferde, WASP-39 b’nin yaşanabilir olduğuna inanılmıyor. Dış gezegen, hem Satürn hem de Jüpiter ile karşılaştırıldı, kütlesi Satürn’e benzer, ancak genel boyutu Jüpiter kadar büyük. Ancak yeni çalışma, yaşanabilir bir gezegende potansiyel yaşamın kanıtlarını bulmanın yolunu gösteriyor.

Gezegenin ev sahibi yıldızına yakınlığı (Merkür’ün güneşimize olan uzaklığından sekiz kat daha yakın) aynı zamanda onu, ev sahibi yıldızlardan gelen radyasyonun ötegezegenler üzerindeki etkilerini incelemek için bir laboratuvar haline getiriyor. Yıldız-gezegen bağlantısı hakkında daha iyi bilgi, bu süreçlerin galakside gözlemlenen gezegenlerin çeşitliliğini nasıl yarattığına dair daha derin bir anlayış getirmelidir.

JWST tarafından tespit edilen diğer atmosferik bileşenler arasında sodyum, potasyum ve su buharı bulunur, bu da önceki uzay ve yer tabanlı teleskop gözlemlerini doğrulamanın yanı sıra daha önce görülmemiş daha uzun dalga boylarında ek su özellikleri bulmayı sağlar.

JWST ayrıca karbondioksiti daha yüksek çözünürlükte gördü ve önceki gözlemlerinden bildirilenden iki kat daha fazla veri sağladı. Bu arada, karbon monoksit tespit edildi, ancak verilerde hem metan hem de hidrojen sülfitin bariz imzaları yoktu. Varsa, bu moleküller çok düşük seviyelerde bulunur; bu, bu uzak dünyaların oluşumunu ve gelişimini daha iyi anlamak için ötegezegen kimyasının envanterini çıkaran bilim adamları için önemli bir bulgudur.

WASP-39 b’nin atmosferinin böylesine geniş bir yelpazesini yakalamak, bilimsel bir güç gösterisiydi, çünkü yüzlerce kişiden oluşan uluslararası bir ekip, JWST’nin hassas şekilde kalibre edilmiş dört enstrüman modundan gelen verileri bağımsız olarak analiz etti. Daha sonra bulgularının ayrıntılı karşılaştırmalarını yaptılar ve bilimsel olarak daha incelikli sonuçlar verdiler.

JWST, evreni kızılötesi ışıkta, ışık tayfının insan gözünün görebildiğinin ötesindeki kırmızı ucunda görür; Bu, teleskopun görünür ışıkta tespit edilemeyen kimyasal parmak izlerini almasına izin verir.

Üç enstrümanın her birinin adında kızılötesinin “IR”sinin bir versiyonu bile vardır: NIRSpec, NIRCam ve NIRISS.

JWST, WASP-39 b’den gelen ışığı görmek için gezegeni yıldızının önünden geçerken izledi ve yıldızın ışığının bir kısmının gezegenin atmosferinden süzülmesine izin verdi. Atmosferdeki farklı kimyasal türleri, yıldız ışığı spektrumunun farklı renklerini emer, bu nedenle eksik olan renkler gökbilimcilere hangi moleküllerin var olduğunu söyler.

JWST cihazları, bir dış gezegen atmosferini bu kadar hassas bir şekilde ayrıştırarak, bilim adamlarının beklentilerinin çok ötesinde bir performans sergiledi ve galaksideki çok çeşitli dış gezegenler arasında yeni bir keşif aşaması vaat ediyor.

López-Morales, “Küçük, karasal gezegenlerin atmosferlerinde ne bulduğumuzu görmek için sabırsızlanıyorum” diyor.