James Webb: Εντόπισε ψυχρό εξωπλανήτη σε απόσταση μόλις 12 έτη φωτός μακριά από τη Γη
Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων που χρησιμοποιεί το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb των NASA/ESA/CSA απεικόνισε άμεσα έναν εξωπλανήτη σε απόσταση περίπου 12 ετών φωτός από τη Γη. Ενώ υπήρχαν ενδείξεις ότι ο πλανήτης υπήρχε, δεν είχε επιβεβαιωθεί μέχρι την απεικόνισή του από το Webb. Ο πλανήτης είναι ένας από τους ψυχρότερους εξωπλανήτες που έχουν παρατηρηθεί μέχρι σήμερα.
Ο πλανήτης, γνωστός ως Epsilon Indi Ab, έχει αρκετές φορές τη μάζα του Δία και περιστρέφεται γύρω από το αστέρι τύπου Κ Epsilon Indi A (Eps Ind A), το οποίο έχει ηλικία περίπου όσο ο Ήλιος μας, αλλά είναι ελαφρώς ψυχρότερο. Η ομάδα παρατήρησε το Epsilon Indi Ab χρησιμοποιώντας την κορονογράφο στο MIRI (Mid-Infrared Instrument) του Webb. Μόνο μερικές δεκάδες εξωπλανήτες έχουν απεικονιστεί άμεσα στο παρελθόν από διαστημικά και επίγεια παρατηρητήρια.
«Οι προηγούμενες παρατηρήσεις μας σε αυτό το σύστημα ήταν πιο έμμεσες μετρήσεις του άστρου, οι οποίες στην πραγματικότητα μας επέτρεψαν να δούμε εκ των προτέρων ότι υπήρχε πιθανώς ένας γιγάντιος πλανήτης σε αυτό το σύστημα που έλκει το άστρο», δήλωσε το μέλος της ομάδας Caroline Morley του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Όστιν. «Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ομάδα μας επέλεξε αυτό το σύστημα για να το παρατηρήσει πρώτη με το Webb».
«Αυτή η ανακάλυψη είναι συναρπαστική επειδή ο πλανήτης μοιάζει αρκετά με τον Δία - είναι λίγο πιο ζεστός και έχει μεγαλύτερη μάζα, αλλά μοιάζει περισσότερο με τον Δία από οποιονδήποτε άλλο πλανήτη που έχει απεικονιστεί μέχρι σήμερα», πρόσθεσε η επικεφαλής συγγραφέας Elisabeth Matthews του Ινστιτούτου Αστρονομίας Max Planck στη Γερμανία.
Οι εξωπλανήτες που έχουν απεικονιστεί στο παρελθόν τείνουν να είναι οι νεότεροι και θερμότεροι εξωπλανήτες που εξακολουθούν να εκπέμπουν μεγάλο μέρος της ενέργειας που είχαν όταν πρωτοσχηματίστηκαν. Καθώς οι πλανήτες ψύχονται και συρρικνώνονται κατά τη διάρκεια της ζωής τους, γίνονται σημαντικά πιο αχνοί και επομένως πιο δύσκολο να απεικονιστούν.
«Οι ψυχροί πλανήτες είναι πολύ αμυδροί και το μεγαλύτερο μέρος της εκπομπής τους βρίσκεται στο μέσο υπέρυθρο», εξήγησε ο Matthews. «Το Webb είναι ιδανικό για τη διεξαγωγή απεικονίσεων στο μέσο υπέρυθρο, κάτι που είναι εξαιρετικά δύσκολο να γίνει από το έδαφος. Χρειαζόμασταν επίσης καλή χωρική ανάλυση για να διαχωρίσουμε τον πλανήτη και το άστρο στις εικόνες μας, και το μεγάλο κάτοπτρο του Webb είναι εξαιρετικά χρήσιμο σε αυτόν τον τομέα».
Ο Epsilon Indi Ab είναι ένας από τους ψυχρότερους εξωπλανήτες που έχουν εντοπιστεί άμεσα, με εκτιμώμενη θερμοκρασία 2 °C - ψυχρότερος από οποιονδήποτε άλλο απεικονιζόμενο πλανήτη εκτός του Ηλιακού μας Συστήματος και ψυχρότερος από όλους τους ελεύθερα αιωρούμενους καφέ νάνους εκτός από έναν. Ο πλανήτης είναι μόνο περίπου 100 °C θερμότερος από τους αέριους γίγαντες του Ηλιακού μας Συστήματος. Αυτό παρέχει μια σπάνια ευκαιρία στους αστρονόμους να μελετήσουν την ατμοσφαιρική σύνθεση πραγματικών αναλόγων του Ηλιακού Συστήματος.
«Οι αστρονόμοι έχουν φανταστεί πλανήτες σε αυτό το σύστημα εδώ και δεκαετίες. Φανταστικοί πλανήτες σε τροχιά γύρω από τον Epsilon Indi έχουν αποτελέσει τοποθεσίες επεισοδίων του Star Trek, μυθιστορημάτων και βιντεοπαιχνιδιών όπως το Halo», πρόσθεσε ο Morley. «Είναι συναρπαστικό να βλέπουμε πραγματικά έναν πλανήτη εκεί εμείς οι ίδιοι και να αρχίσουμε να μετράμε τις ιδιότητές του».
Ο Epsilon Indi Ab είναι ο δωδέκατος πλησιέστερος εξωπλανήτης στη Γη που είναι γνωστός μέχρι σήμερα και ο πλησιέστερος πλανήτης με μεγαλύτερη μάζα από τον Δία. Η επιστημονική ομάδα επέλεξε να μελετήσει το Eps Ind A επειδή το σύστημα έδειξε ενδείξεις ενός πιθανού πλανητικού σώματος χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται ακτινική ταχύτητα, η οποία μετρά τις παλινδρομικές ταλαντώσεις του άστρου-ξενιστή κατά μήκος της οπτικής μας γραμμής.
«Παρότι περιμέναμε να απεικονίσουμε έναν πλανήτη σε αυτό το σύστημα, επειδή υπήρχαν ενδείξεις ακτινικής ταχύτητας για την παρουσία του, ο πλανήτης που βρήκαμε δεν είναι αυτός που είχαμε προβλέψει», δήλωσε ο Matthews. «Έχει περίπου διπλάσια μάζα, είναι λίγο πιο μακριά από το άστρο του και έχει διαφορετική τροχιά από ό,τι περιμέναμε. Η αιτία αυτής της ασυμφωνίας παραμένει ένα ανοιχτό ερώτημα. Η ατμόσφαιρα του πλανήτη φαίνεται επίσης να είναι λίγο διαφορετική από τις προβλέψεις του μοντέλου. Μέχρι στιγμής έχουμε μόνο λίγες φωτομετρικές μετρήσεις της ατμόσφαιρας, πράγμα που σημαίνει ότι είναι δύσκολο να βγάλουμε συμπεράσματα, αλλά ο πλανήτης είναι πιο αμυδρός από ό,τι αναμενόταν σε μικρότερα μήκη κύματος».
Η ομάδα πιστεύει ότι αυτό μπορεί να σημαίνει ότι υπάρχει σημαντικό μεθάνιο, μονοξείδιο του άνθρακα και διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα του πλανήτη που απορροφούν τα μικρότερα μήκη κύματος του φωτός. Θα μπορούσε επίσης να υποδηλώνει μια πολύ θολή ατμόσφαιρα.
Η άμεση απεικόνιση των εξωπλανητών είναι ιδιαίτερα πολύτιμη για τον χαρακτηρισμό τους. Οι επιστήμονες μπορούν να συλλέξουν απευθείας φως από τον παρατηρούμενο πλανήτη και να συγκρίνουν τη φωτεινότητά του σε διαφορετικά μήκη κύματος. Μέχρι στιγμής, η επιστημονική ομάδα έχει ανιχνεύσει τον Epsilon Indi Ab μόνο σε λίγα μήκη κύματος, αλλά ελπίζουν να επισκεφθούν ξανά τον πλανήτη με το Webb για να πραγματοποιήσουν τόσο φωτομετρικές όσο και φασματοσκοπικές παρατηρήσεις στο μέλλον. Ελπίζουν επίσης να ανιχνεύσουν και άλλους παρόμοιους πλανήτες με το Webb για να βρουν πιθανές τάσεις σχετικά με την ατμόσφαιρά τους και τον τρόπο με τον οποίο σχηματίζονται αυτά τα σώματα.
