Вселенскиот Телескоп Џејмс Веб на НАСА забележа потпис на вода заедно со докази за облаци и магла во атмосферата на една жешка гасовита планета која орбитира околу далечна ѕвезда слична на Сонцето.
Од набљудувањето може да се заклучи постоењето на специфични молекули во гасот на тој начин што одредени бои во белата светлина имаат намалена јачина. Ова набљудување е најсовремено до сега и сведочи за извонредната способност на Џејмс Веб за анализирање на атмосфери оддалечени стотици светлосни години.
Заслуги: NASA, ESA, CSA, and STScI
Иако Вселенскиот Телескоп Хабл има анализирано бројни атмосфери на егзопланети изминатите две децении и за прв пат откри вода во 2013 година, Џејмс Веб има способност за многу брзо и детално набљудување што претставува огромен скок напред во потрагата по егзопланети со услови за живот.
Егзопланетата WASP-96b е една од над 5 000 откриени егзопланети во Млечниот Пат. Лоцирана на околу 1 150 светлосни години во соѕвездието Феникс над јужната полутопка, оваа егзопланета претставува вид на гасовит џин различен од било која планета во Сончевиот Систем. Со половина од масата на Јупитер и со дијаметар од 1,2 пати од дијаметарот на Јупитер, WASP-96b е многу повеќе подуена од било која планета околу Сонцето. А кога ќе се земе во предвид и температурата на WASP-96b од 530°C (1000°F), таа е екстремно жешка како никоја планета во Сончевиот Систем. Исто така, оваа егзопланета орбитира на девет пати помало растојание од растојанието помеѓу Сонцето и Меркур, па затоа една ротација на WASP-96b околу својата ѕвезда трае само 3½ дена на Земјата.
Комбинацијата од голем волумен, мало време на орбитирање, подуена атмосфера и малото светлинско загадување од објекти во близина на небото, ја прави WASP-96b идеална егзопланета за атмосферски набљудувања.
На 21ви јуни, инструментот NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) на Џејмс Веб ја мереше светлината на WASP-96b цели 6.4 часа како што планетата минуваше пред ѕвездата. Како резултат на ова, научниците направија крива на затемнувањето на ѕвездата за време на транзитот и трансмисиски спектар на јачината на светлина низ различни бранови должини од инфрацрвената светлина помеѓу 0.6 и 2.8 микрони.
И покрај тоа што од набљудувањето се потврдуваат карактеристики кои веќе ги знаеме за егзопланетата WASP-96b како нејзиното постоење, големина и орбита, преку трансмисискиот спектар можеме да откриеме некои непознати детали за атмосферата: недвосмислен потпис за вода, показатели за магла и докази за облаци што претходно мислевме дека не е возможно врз база на старите набљудувања.
Трансмисискиот спектар го добиваме преку споредба на ѕвездената светлина кога поминува низ атмосферата со светлината на истата ѕвезда кога планетата не транзитира преку ѕвездата. На овој начин истражувачите можат да детектираат и да измерат присуство на клучни гасови во атмосферата на планетата преку интензитетот на соодветните бранови должини. Баш како што луѓето имаат уникатни отпечатоци од прсти и ДНК секвенци, атомите и молекулите апсорбираат карактеристични бранови должини од спектарот на белата светлина.
Спектарот на WASP-96b добиен од NIRISS е најдеталниот трансмисиски спектар во опсегот на блиската инфрацрвена светлина до сега, но истовремено тој опфаќа широк опсег на бранови должини вклучувајќи ја видливата светлина и еден дел кој до сега не можеше да се набљудува со други телескопи (бранови должини подолги од 1.6 микрони). Токму овој дел од спектарот е особено осетлив на вода и други молекули на кислород, метан и јаглерод диоксид, кои не се толку забележливи кај егзопланетата WASP-96b, но се очекува да бидат лесни за детектирање кај други егзопланети планирани за набљудување со Џејмс Веб.
Преку спектарот истражувачите ќе можат да го измерат количеството водена пареа во атмосферата, како и изобилството на различните елементи како јаглерод и кислород, но и да ја проценат температурата на различни длабочини во атмосферата. Овие заклучоци понатаму можат да се искористат за да се утврди составот на егзопланетата, и тоа како, кога и каде била формирана истата. Сината линија на графиконот претставува best-fit модел кој ги зема во предвид податоците и познатите карактеристики на WASP-96b и на нејзината ѕвезда, а потоа ги предвидува карактеристиките на атмосферата.
Извонредното ниво на детали и огромната јасност во мерењата на Џејмс Веб се овозможени од најсовремениот дизајн на вселенскиот телескоп. Огледалото од 25 метри квадратни обложено со златен слој ефикасно ја собира инфрацрвената светлина. Прецизните спектрографи ја разложуваат светлината на виножита со илјадници инфрацрвени бои, а осетливите инфрацрвени сензори можат да забележат екстремно мали разлики во јачината на светлината. NIRISS може да детектира бои со разлика во брановите должини од само 0.001 микрон. За споредба, разликата помеѓу зелената и жолтата боја е околу 0.05 микрони. Дополнително, овој инструмент може да детектира разлики во јачината на светлината од само неколку стотици во еден милион.
Уште повеќе, орбитата на Џејмс Веб која има извонредна стабилност и локацијата на телескопот во втората Лагранжова точка што е околу 1.6 милиони километри од светлинското загадување од атмосферата на Земјата овозможуваат чист поглед и точни податоци кои можат бргу да се анализираат.
Деталниот спектар добиен од анализа на 280 индивидуални спектари направени низ целото набљудување покажува за способностите на Џејмс Веб кога се во прашање истражувањата за егзопланетите. Во текот на наредната година, истражувачите ќе користат спектроскопија за да ги анализираа површините и атмосферите на десетици егзопланети – од мали карпести планети до гасовити и замрзнати џинови. Речиси една четвртина од времето за набљудување во Првиот Циклус на Џејмс Веб е посветено за проучување на егзопланети и на нивниот состав.
Ова набљудување спроведено преку NIRISS покажува дека Џејмс Веб може да ги карактеризира во високи детали атмосферите на егзопланетите, вклучувајќи ги и планетите со потенцијални услови за живот.
Извор: nasa.gov
