Telescopul spațial James Webb de la NASA a observat o planetă îndepărtată în afara sistemului nostru solar – și spre deosebire de orice în el – pentru a dezvălui ceea ce este probabil o lume foarte reflectorizată, cu o atmosferă vaporoasă. Este cea mai atentă privire de până acum asupra lumii misterioase, un „mini-Neptun” care era în mare parte impenetrabil la observațiile anterioare.
Și în timp ce planeta, numită GJ 1214 b, este prea fierbinte pentru a adăposti oceane cu apă lichidă, apa în formă vaporizată ar putea fi totuși o parte majoră a atmosferei sale.
„Planeta este acoperită în totalitate de un fel de ceață sau strat de nor”, a spus Eliza Kempton, cercetător la Universitatea din Maryland și autor principal al unei noi lucrări, publicată în Nature, on the planet. „Atmosfera ne-a rămas complet ascunsă până la această observație.” Ea a remarcat că, dacă într-adevăr este bogată în apă, planeta ar fi putut fi o „lume de apă”, cu cantități mari de material apos și înghețat în momentul formării sale.
Pentru a pătrunde într-o barieră atât de groasă, echipa de cercetare a avut o șansă cu o abordare nouă: pe lângă observația standard – captarea luminii stelei gazdă care s-a filtrat prin atmosfera planetei – au urmărit GJ 1214 b pe aproape întreaga sa orbită în jurul său. Steaua.
Observația demonstrează puterea Instrumentului Mid-Infrared (MIRI) al lui Webb, care vede lungimile de undă ale luminii în afara părții din spectrul electromagnetic pe care o poate vedea ochii umani. Folosind MIRI, echipa de cercetare a reușit să creeze un fel de „hartă termică” a planetei pe măsură ce orbitează stele. Harta termică a dezvăluit – chiar înainte ca orbita planetei să o ducă în spatele stelei și pe măsură ce a apărut pe cealaltă parte – ambele părți ale zilei și ale nopții, dezvăluind detalii despre compoziția atmosferei.
„Abilitatea de a obține o orbită completă a fost cu adevărat esențială pentru a înțelege modul în care planeta distribuie căldura din partea de zi către cea de noapte”, a spus Kempton. „Există mult contrast între zi și noapte. Partea de noapte este mai rece decât partea de zi.” De fapt, temperaturile s-au schimbat de la 535 la 326 de grade Fahrenheit (de la 279 la 165 de grade Celsius).
O schimbare atât de mare este posibilă doar într-o atmosferă formată din molecule mai grele, precum apa sau metanul, care par similare atunci când sunt observate de MIRI. Asta înseamnă că atmosfera lui GJ 1214 b nu este compusă în principal din molecule de hidrogen mai ușoare, a spus Kempton, ceea ce este un indiciu potențial important pentru istoria și formarea planetei – și poate începutul său apos.
„Aceasta nu este o atmosferă primordială”, a spus ea. „Nu reflectă compoziția stelei gazdă în jurul căreia s-a format. În schimb, fie a pierdut mult hidrogen, dacă a început cu o atmosferă bogată în hidrogen, fie s-a format din elemente mai grele pentru început – material mai înghețat, bogat în apă.”
Și în timp ce planeta este fierbinte după standardele umane, este mult mai rece decât se aștepta, a remarcat Kempton. Acest lucru se datorează faptului că atmosfera sa neobișnuit de strălucitoare, care a fost o surpriză pentru cercetători, reflectă o mare parte a luminii de la steaua mamă, mai degrabă decât să o absoarbă și să devină mai fierbinte.
Noile observații ar putea deschide ușa către cunoașterea mai profundă a unui tip de planetă învăluit în incertitudine. Mini-Neptunii – sau sub-Neptunii, așa cum sunt numiti în lucrare – sunt cel mai comun tip de planetă din galaxie, dar misterioși pentru noi, deoarece nu apar în sistemul nostru solar. Măsurătorile de până acum arată că sunt similare, de exemplu, cu o versiune redusă a propriului nostru Neptun. Dincolo de asta, se știu puține lucruri.
„În ultimul deceniu, singurul lucru pe care l-am știut cu adevărat despre această planetă a fost că atmosfera era tulbure sau încețoșată”, a spus Rob Zellem, un cercetător de exoplanete care lucrează cu co-autorul și colega cercetător de exoplanete Tiffany Kataria la Jet Propulsion Laboratory al NASA. în sudul Californiei. „Această lucrare are implicații foarte interesante pentru interpretări suplimentare detaliate ale climatului – pentru a vedea fizica detaliată care se întâmplă în atmosfera acestei planete.”
Noua lucrare sugerează că planeta s-ar fi putut forma mai departe de steaua sa, un tip cunoscut sub numele de pitică roșie, apoi a evoluat treptat în spirală spre orbita sa actuală, apropiată. Anul planetei – o orbită în jurul stelei – durează doar 1,6 zile pământești.
„Cea mai simplă explicație, dacă găsești o planetă foarte bogată în apă, este că s-a format mai departe de steaua gazdă”, a spus Kempton.
Vor fi necesare observații suplimentare pentru a stabili mai multe detalii despre GJ 1214 b, precum și istoriile formării altor planete din clasa mini-Neptun. În timp ce o atmosferă apoasă pare probabilă pentru această planetă, este posibilă și o componentă semnificativă de metan. Iar tragerea unor concluzii mai ample despre modul în care se formează mini-Neptunii va necesita observarea în profunzime a mai multor dintre ele.
„Prin observarea unei întregi populații de obiecte ca acesta, sperăm că putem construi o poveste consistentă”, a spus Kempton.
Telescopul spațial James Webb este cel mai important observator al științelor spațiale din lume. Webb va rezolva misterele sistemului nostru solar, va privi dincolo de lumi îndepărtate din jurul altor stele și va sonda structurile și originile misterioase ale universului nostru și locul nostru în el. Webb este un program internațional condus de NASA cu partenerii săi, ESA (Agenția Spațială Europeană) și CSA (Agenția Spațială Canadiană).
MIRI a fost dezvoltat printr-un parteneriat 50-50 dintre NASA și ESA. Laboratorul de propulsie cu reacție al NASA a condus eforturile SUA pentru MIRI, iar pentru ESA contribuie un consorțiu multinațional de institute astronomice europene. George Rieke de la Universitatea din Arizona este liderul echipei de știință MIRI. Gillian Wright este investigatorul principal european al MIRI. Alistair Glasse de la UK ATC este cercetătorul instrumentului MIRI, iar Michael Ressler este cercetătorul de proiect din SUA la JPL. Laszlo Tamas cu ATC din Marea Britanie administrează Consorțiul European. Dezvoltarea criocooler-ului MIRI a fost condusă și gestionată de JPL, în colaborare cu Northrop Grumman din Redondo Beach, California, și Goddard Space Flight Center al NASA din Greenbelt, Maryland. Caltech gestionează JPL pentru NASA.
Pentru mai multe informații despre misiunea Webb, vizitați:
https://www.nasa.gov/webb
