Teleskop Webba należący do NASA odkrywa nową gigantyczną planetę innowacyjną metodą
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zidentyfikował gigantyczną egzoplanetę ukrytą w jednym z najlepiej zbadanych układów planetarnych Drogi Mlecznej. Odkrycie to podkreśla potencjał nowych technik obserwacji, które badają chemię atmosfery ciał niebieskich.
Stwierdzono już, że młoda gwiazda Beta Pictoris, stosunkowo blisko Ziemi, kryje w sobie dwie masywne planety, Beta Pictoris b i Beta Pictoris c. Planeta Beta Pictoris b była jedną z pierwszych uchwyconych bezpośrednio na zdjęciach. Dzięki niedawnemu potwierdzeniu Beta Pictoris d, układ ma obecnie trzy znane planety, co czyni go dopiero drugą osobą, która ma co najmniej trzy sfotografowane planety.
Jednak astronomowie początkowo nie wykryli Beta Pictoris d jako widocznej jasnej plamy. Identyfikacja nastąpiła na podstawie unikalnej sygnatury chemicznej atmosfery. Naukowcy zwracają uwagę, że taka metodologia może stanowić innowacyjne i skuteczne podejście do poszukiwania planet krążących wokół innych gwiazd, zwłaszcza w miejscach, gdzie obecność pyłu i zanieczyszczeń utrudnia wykonywanie tradycyjnych zdjęć.
„To odkrycie dodaje nowy element do i tak już fascynującego układu planetarnego” – powiedział Aidan Gibbs, główny autor nowego badania opublikowanego w Astrophysical Journal Letters i badacz ze stopniem doktora na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego. Dodał, że „Beta Pictoris była laboratorium pozwalającym zrozumieć, w jaki sposób powstają i ewoluują układy planetarne, a teraz mamy kolejną planetę, która pomaga nam opowiedzieć tę historię”.
Jak wygląda młody układ planetarny Beta Pictoris
Układ Beta Pictoris znajduje się około 63 lata świetlne od Ziemi, a jego wiek szacuje się na około 23 miliony lat. Ich względny młody wiek i bliskość dają astronomom wyjątkową szansę zaobserwowania interakcji pomiędzy nowo powstałymi planetami a otaczającym je dyskiem pyłu i pozostałości pozostałych po powstaniu układu.
Naukowcy obliczyli, że Beta Pictoris d ma masę co najmniej dwukrotnie większą od Jowisza. Mimo to wydaje się być najmniejszą z trzech zidentyfikowanych planet-olbrzymów krążących wokół gwiazdy.
Więcej na ten temat: Astronomowie odkryli atmosferę na lodowym obiekcie za Neptunem
Modelowanie komputerowe sugeruje, że planeta krąży wokół Beta Pictoris w odległości około 30 jednostek astronomicznych. Ta pozycja umieszcza go w obszarze podobnym do obszaru Neptuna w naszym Układzie Słonecznym. Spośród trzech znanych planet układu Beta Pictoris d ma najszerszą orbitę, chociaż nadal znajduje się w wewnętrznej granicy dysku szczątków.
Szansa w odkryciu nowej planety
Zespół badawczy nie korzystał z teleskopu Webba z zamiarem znalezienia nowej planety. Beta Pictoris d pojawiła się nieoczekiwanie, gdy astronomowie analizowali atmosferę Beta Pictoris b za pomocą spektrografu bliskiej podczerwieni Webba (NIROSpec).
Naukowcy wykorzystali NIRSpec Integral Field Unit – urządzenie rejestrujące zarówno obraz, jak i widmo każdego piksela. Widmo dzieli światło na składowe długości fal, umożliwiając astronomom badanie składu chemicznego i ruchu odległych ciał niebieskich.
Dowiedz się więcej: Narodowe Obserwatorium Astronomiczne Japonii odkryło atmosferę na ciele mniejszym niż Pluton 2002XV93
„Nie szukaliśmy nowej planety” – powiedział Gibbs. Dodał, że „próbowaliśmy zrozumieć coś, co już istniało. Wtedy w danych pojawił się charakterystyczny znak tam, gdzie się tego nie spodziewaliśmy”.
Zamiast gładkiego widma generowanego przez światło odbite przez pył, naukowcy odkryli wzór szczytów i dolin. Sygnał zawierał linie absorpcji tlenku węgla ułożone w sekwencję przypominającą kod kreskowy, czego można się spodziewać w atmosferach planet-olbrzymów.
Spektroskopia umożliwiła także zespołowi zmierzenie prędkości radialnej obiektu, która opisuje jego ruch w kierunku obserwatora lub od niego. Prędkość, położenie i wyrównanie z dyskiem szczątków spełniły oczekiwania naukowe dotyczące planety krążącej wokół Beta Pictoris.
Pomiary te odegrały kluczową rolę w wykluczeniu innych hipotez, takich jak odległa gwiazda tła lub brązowy karzeł, którego atmosfera również zawiera tlenek węgla.
Test chemiczny, który potwierdził ukryty świat
„Na obrazach Integral Field Unit pojawiło się nieoczekiwane jasne źródło światła, ale nauczyliśmy się nie ufać jasnym plamom na zdjęciach” – powiedział Jean-Baptiste Ruffio, naukowiec na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego i główny badacz pierwszych obserwacji Webba, podczas których dokonano odkrycia. Dodał, że „mogą to być artefakty instrumentalne lub inne struktury znajdujące się na dysku ze szczątkami. Uzyskując widmo jednocześnie z obrazem, mogliśmy szybko potwierdzić nasze podejrzenia”.
Zobacz Też
Były wojownik Prichard Colón umiera w wieku 33 lat po dziesięciu latach stanu wegetatywnego
Światowa aukcja o wartości 11,9 mln USD przedstawia rzadkie brazylijskie monety o wartości do 292 tys. USD w 2026 r.
Volkswagen wycofał ponad 150 000 pojazdów z powodu awarii hamulca postojowego
Astronomowie przeprowadzili później dodatkowe obserwacje za pomocą instrumentu średniej podczerwieni (MIRI) Webba na zlecenie dyrektora w ramach czasu dyskrecjonalnego. Analizy te wykryły parę wodną i metan, dostarczając dalszych dowodów na to, że obiekt był planetą i ujawniając szczegóły dotyczące jego atmosfery.
Metoda ta dała naukowcom znaczną przewagę w porównaniu z tradycyjnymi technikami obrazowania. Już po pierwszej obserwacji udało im się nie tylko ustalić, że obiekt jest planetą, ale także rozpocząć badanie składu chemicznego atmosfery i właściwości fizycznych.
„Widmo zawiera niesamowitą ilość informacji” – powiedział Ruffio. Wyjaśnił, że „nie tylko odkrywasz, że coś jest planetą; natychmiast zaczynasz poznawać jej temperaturę, skład chemiczny i ruch”.
W tym samym temacie: Rzadka kometa z Obłoku Oorta przelatuje obok Ziemi i możliwa jest obserwacja
Niezależne badanie obrazowe również potwierdziło to odkrycie. Pracami tymi kierowali Ben Sutlieff z Uniwersytetu w Edynburgu i Markus Bonse z Europejskiego Obserwatorium Południowego. Wykorzystując dane z Bardzo Dużego Teleskopu Europejskiego Obserwatorium Południowego i kamery NIRCam (kamery bliskiej podczerwieni) należącej do Europejskiego Obserwatorium Południowego, badacze niezależnie potwierdzili istnienie Beta Pictoris d.
Jak zlokalizować planetę w kosmicznej mgle
Beta Pictoris d przez lata umykała wykryciu, ponieważ jest osadzona w jednym z najjaśniejszych dysków śmieciowych, jakie kiedykolwiek obserwowali astronomowie.
Pył obecny w dysku rozprasza światło gwiazdy centralnej, tworząc efekt podobny do mgły. Ta nadmierna jasność komplikuje stosowanie konwencjonalnych metod obrazowania w celu odróżnienia planety od pobliskich struktur pyłowych i innych źródeł światła.
Metoda spektroskopowa Webba pozwoliła badaczom przezwyciężyć większość tego zamieszania. Zamiast polegać wyłącznie na widzialnej jasności planety, naukowcy wyizolowali określone sygnały molekularne charakterystyczne dla atmosfery planetarnej.
Obecność Beta Pictoris d może również pomóc astronomom zrozumieć niezwykły wygląd dysku szczątków układu. Dysk ma dobrze określoną granicę wewnętrzną, oprócz kilku innych struktur, które były trudne do wyjaśnienia.
Astronomowie sugerowali wcześniej, że jeszcze nieodkryta planeta, podobna do Beta Pictoris d, może kształtować dysk i powodować powstawanie niektórych z tych obiektów. Ich odkrycie oferuje teraz badaczom możliwe wyjaśnienie unikalnej architektury dysku.
Więcej na ten temat: Teleskop kosmiczny odkrywa ciemną superziemię pozbawioną atmosfery w odległości 48 lat świetlnych
Nowa, obiecująca metoda poszukiwania egzoplanet
Odkrycie to coś więcej niż tylko dodanie nowego świata do systemu Beta Pictoris. Demonstruje nowatorską strategię wykrywania egzoplanet w złożonych środowiskach wypełnionych pyłem.
Beta Pictoris d to pierwsza planeta uchwycona metodą bezpośredniego obrazowania, odkryta głównie dzięki spektroskopii o umiarkowanej rozdzielczości. Wynik pokazuje, że astronomowie mogą lokalizować światy, identyfikując molekularne „odciski palców” ich atmosfer, zamiast polegać wyłącznie na tradycyjnym obrazowaniu koronograficznym.
Zdolność ta może okazać się szczególnie cenna, gdy planety są ukryte za dyskami świetlistych szczątków lub innymi strukturami, które utrudniają ich rozróżnienie na zwykłych zdjęciach teleskopowych.
Naukowcy planują kontynuować analizę obserwacji Webba, aby udoskonalić szacunki temperatury, składu atmosfery i orbity Beta Pictoris d. Takie badania mogłyby zapewnić jeszcze głębsze spojrzenie na jeden z najbardziej znanych układów planetarnych poza naszym.
Teleskop Webba i jego rozszerzony obraz odległych światów
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest najważniejszym na świecie obserwatorium nauk kosmicznych. Webb odkrywa tajemnice naszego Układu Słonecznego, bada odległe światy wokół innych gwiazd oraz bada zagadkowe struktury i pochodzenie naszego wszechświata oraz nasze w nim miejsce. Webb to międzynarodowy program prowadzony przez NASA we współpracy z ESA (Europejską Agencją Kosmiczną) i CSA (Kanadyjską Agencją Kosmiczną).
