Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) to jedno z najnowszych narzędzi służących astronomom. Od kilku miesięcy dostarcza interesujących danych w wielu obszarach badań kosmosu. Dokładność obserwacji przekracza wcześniejsze oczekiwania naukowców. Teleskop ten kierowany był już między innymi w stronę znanych egzoplanet (planet poza układem słonecznym), a jedną z nich była WASP-39b (Bocaprins – na cześć plaży znajdującej się na wulkanicznej wyspie – Arubie).

Planeta Bocaprins krąży wokół gwiazdy WASP-39 - podobnej do Słońca gwiazdy typu G, oddalonej od nas o 698 lat świetlnych. Planeta należy do tzw. gorących Jowiszów, gazowych olbrzymów krążących bardzo blisko swoich macierzystych gwiazd. Konsekwencją tego jest występowanie ekstremalnych warunków, w tym przypadku reprezentowanych przez bardzo wysoką temperaturę planety, sięgającą niemal 900°C. Nic w tym dziwnego skoro Bocaprins krąży zaledwie 0,0484 jednostki astronomicznej od swojej gwiazdy. To około 8x bliżej niż Merkury - Słońce. Dlatego okres orbitalny to w tym przypadku tylko 4,1 ziemskiej doby. Mimo rozmiarów większych niż Jowisz (127% jego średnicy) masa WASP-39b to tylko 0,28 masy największej planety w Układzie Słonecznym. Niewielka odległość od gwiazdy i bardzo wysokie temperatury w atmosferze uczyniły z Bocaprins doskonały obiekt spektrograficznych badań.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba od lipca 2022 zbierał dane podczas czterech tranzytów WASP-39b na tle jej macierzystej gwiazdy. Zebrane dane pozwoliły dokonać dwóch ciekawych odkryć, pokazując jednocześnie jakie są możliwości JWST. Pierwsze z nich zostało ogłoszone w sierpniu 2022 roku, a było to zaobserwowanie dwutlenku węgla w atmosferze Bocaprins (zaznaczone pasmo na wykresie widma absorpcyjnego w przedziale od ok. 4,0 do 4,5 mikronów). Przyrządy znajdujące się na pokładzie JWST potrafią z niespotykaną do tej pory precyzją zidentyfikować pojedyncze związki chemiczne zawarte w atmosferach tych odległych światów.

Źródło: NASA, ESA, CSA, and L. Hustak (STScI); Science: The JWST Transiting Exoplanet Community Early Release Science Team

Porównując światło gwiazdy zaobserwowane bez przeszkód z zarejestrowanym światłem po przejściu przez atmosferę planety (w trakcie tranzytu) uzyskuje się widmo transmisyjne. Na tej podstawie można stwierdzić jakie długości fal widma gwiazdy i w jakiej ilości są zatrzymywane, a to z kolei umożliwia określenie składu chemicznego atmosfery, ponieważ każdy pierwiastek i związek chemiczny zostawia w widmie swój „odcisk palca”.

Astronomowie analizujący wyniki dostarczone przez JWST zwrócili uwagę na okolice 4 mikronów, na niewielki pik tuż przed pasmem od dwutlenku węgla. Rozpoczęła się analiza bardziej szczegółowych danych oraz tworzenie modeli, które miały odpowiedzieć na pytanie, co to za związek chemiczny oraz w jaki sposób znalazł się w atmosferze planety. W grudniu opublikowano wyniki, które również są bardzo ciekawe.
Naukowcy doszli do wniosku, że mają tutaj do czynienia z dwutlenkiem siarki (SO2), związkiem, który występuje w atmosferze naszej planety. Naturalnym procesem w którym jest uwalniany jest aktywność wulkaniczna, ale jest również produktem uboczny m.in. spalania paliw kopalnych. W jaki sposób powstaje na Bocaprins? Wydaje się, że mamy tam do czynienia z reakcjami fotochemicznymi, inicjowanymi przez wysokoenergetyczne promieniowanie gwiazdy. Według schematu zachodzących reakcji, kluczowym krokiem jest rozpad cząsteczki wody na rodnik hydroksylowy (OH) oraz atom wodoru (H). Powstałe produkty są wysoce reaktywne i prowadzą do stopniowego przekształcenia siarkowodoru (H2S) we wspomniany wcześniej dwutlenek siarki. Odkrycie obydwu związków (CO2 oraz SO2), a także pozostały skład chemiczny atmosfery WASP-39b (odkryto również potas, wodę, tlenek węgla (II), sód) pozwala zrozumieć lepiej proces tworzenia się i ewolucji tej planety.

Źródło: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Źródło: NASA/JPL-Caltech/Robert Hurt; Center for Astrophysics-Harvard & Smithsonian/Melissa Weiss

Opisane powyżej obserwacje oraz stworzone dzięki nim modele posłużą w przyszłości do odnajdywania śladów życia w atmosferach innych planet. Jeśli na przykład zawartość odkrytego w atmosferze egzoplanety tlenu będzie większa, niż przewidują modele, mogłoby to hipotetycznie oznaczać obecność życia. W niedalekiej przyszłości powinniśmy dostać dane z układu Trappist-1, składającego się z 7 planet skalistych typu ziemskiego, z których 3 krążą w ekosferze. Już można się zastanawiać, co teleskop Webba pokaże na ich temat.

Więcej o wspomnianych systemach:

STRONA 1 <<< KLIKNIJ >>>

STRONA 2 <<< KLIKNIJ >>>

Maciej Ogieniewski
Mariusz Mąkiewicz