Επιστήμη Εξωπλανητών: Ο Τζέιμς Γουέμπ εγκαινιάζεται σε μια νέα εποχή  

Η πρώτη ανίχνευση διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα του α πλανήτης έξω από το ηλιακό σύστημα, η πρώτη εικόνα ενός εξωπλανήτης by Jwst, η πρώτη εικόνα ενός εξωπλανήτης που λήφθηκε ποτέ σε βαθύ μήκος κύματος υπέρυθρης ακτινοβολίας, η πρώτη ανίχνευση πυριτικών νεφών στην ατμόσφαιρα πλανητικού συντρόφου μάζας…., το Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) εγκαινιάζει μια νέα εποχή στη μελέτη των εξωπλανητών. 

Μελέτη του εξωπλανήτες (δηλαδή, πλανήτες εκτός του ηλιακού συστήματος) στα αστρικά συστήματα του αστέρια σε γαλαξίες (συμπεριλαμβανομένου του δικού μας εγχώριος γαλαξίας Milky Way) κρατήστε το κλειδί στην αναζήτηση για κατοικήσιμη γη πλανήτες με περιβάλλον και συνθήκες που ευνοούν τη ζωή. Εξωπλανήτες είναι οι εστίες στην αναζήτηση υπογραφών εξωγήινης ζωής. Αρκετές δεκαετίες σκέψης μετά το παράδοξο του Fermi (1950) και την εξίσωση του Drake (1961) εξωπλανήτης η επιστήμη φαίνεται να κερδίζει έδαφος τώρα. Πάνω από 5000 εξωπλανήτες συμπεριλαμβανομένων των γαλαξιών έξω από το σπίτι μας γαλαξίας, έχουν ήδη εντοπιστεί και η λίστα μεγαλώνει.  

Jwst, το οποίο τέθηκε πρόσφατα σε λειτουργία ως ένα διαστημικό παρατηρητήριο υπέρυθρων που τέθηκε σε λειτουργία σε απόσταση 1 εκατομμυρίου μιλίων από τη Γη, ξεπερνά σε μεγάλο βαθμό τους περιορισμούς φωτομετρικής μέτρησης των οπτικών τηλεσκοπίων και φαίνεται να εγκαινιάζει μια νέα εποχή στη μελέτη του εξωπλανήτες και στη συνέχεια προς αναζήτηση κατοικήσιμου πλανήτες στο εγχώριος γαλαξίας και πέρα.  

Μια τέτοια πρόσφατη εξέλιξη αναφέρθηκε σε προεκτύπωση στις 24^th Ο Αύγουστος του 2022 είναι η πρώτη οριστική ανίχνευση διοξειδίου του άνθρακα (CO₂) στην ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτης. Το WASP-39b είναι ένας γίγαντας θερμού αερίου. Προηγούμενες μελέτες με οπτικά τηλεσκόπια είχαν δείξει παρουσία CO₂ αλλά παρατηρήσεις φασματοσκοπίας μετάδοσης που ελήφθησαν με Jwst επιβεβαιωμένη παρουσία CO₂ στην ατμόσφαιρα αυτού εξωπλανήτης¹. Επειδη αυτο εξωπλανήτης είναι ένας γίγαντας θερμού αερίου, παρουσία CO₂ προτείνει σχηματισμό πρωτογενούς ατμόσφαιρας με εμπλουτισμό μετάλλων, δηλαδή, η αναλογία στοιχείων βαρύτερων από το υδρογόνο και το ήλιο αυξάνεται. Εκτός από το CO₂, η ατμόσφαιρα αυτού εξωπλανήτης θα πρέπει επίσης να έχει νερό, CO και H₂Σ. Παρουσία Κ.Ο₂ στη δευτερεύουσα ατμόσφαιρα ενός επίγειου εξωπλανήτης είναι επίσης σημαντικό, αν και αυτό δεν συμβαίνει με το WASP-39b.  

Η πρώτη οριστική ανίχνευση CO₂ Ακολούθησε γρήγορα η έκθεση (στις 31^st Αύγουστος 2022) των πρώτων εικόνων ενός εξωπλανήτης που λαμβάνονται από Jwst, και η πρώτη εικόνα ενός εξωπλανήτης έχει ληφθεί ποτέ σε βαθύ υπέρυθρο μήκος κύματος πέραν των 5 μm. Αυτό έγινε μέσω στεφανογραφικών παρατηρήσεων του εξωπλανήτης, HIP 65426 b, χρησιμοποιώντας JwstΗ κάμερα εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας (NIRCam) και το όργανο μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας (MIRI). Οι εικόνες του εξωπλανήτης Τα HIP 65426 b είναι αρκετά αιχμηρά, κάτι που το επιβεβαιώνει Jwst μπορεί άμεσα να απεικονίσει εξωπλανήτες με μεγαλύτερη λεπτομέρεια για βελτιωμένη κατανόηση των μακρινών πλανητικών συστημάτων².  

Μια άλλη εξέλιξη που αναφέρθηκε στην 1^st Ο Σεπτέμβριος 2022 είναι το υψηλότερο φάσμα πιστότητας μέχρι σήμερα πλανητικός-μαζικό αντικείμενο, VHS 1256 b που παρατηρήθηκε με JWST's Λειτουργίες NIRSpec IFU και MIRI MRS. Νερό, μεθάνιο, μονοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του άνθρακα, νάτριο και κάλιο παρατηρήθηκαν στο φάσμα. Επιπλέον, η ερευνητική ομάδα εντόπισε άμεσα σύννεφα πυριτικού άλατος στην ατμόσφαιρα του VHS 1256 b, που είναι η πρώτη τέτοια ανίχνευση για πλανητικός-μαζική σύντροφος³. 

Τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται σε αυτές τις μελέτες, ευγένεια Jwst, ανοίξτε την πόρτα για νέες ανακαλύψεις για εξωπλανήτες στο σπίτι γαλαξίας και πέρα.

*** 

αναφορές:  

1. Πρόωρη απελευθέρωση της κοινότητας Transiting Exoplanet Community JWST Επιστήμη Ομάδα et αϊ 2022. Ταυτοποίηση διοξειδίου του άνθρακα σε ατμόσφαιρα εξωπλανήτη. Υποβλήθηκε στις 24 Αυγούστου 2022. Προεκτύπωση στο arXiv. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2208.11692  

2. Carter, AL et αϊ. 2022. The JWST Early Release Science Program for Direct Observations of Exoplanetary Systems I: High Contrast Imaging of the Exoplanet HIP 65426 b από 2-16 μm. Προεκτύπωση στο arXiv. Υποβλήθηκε στις 31 Αυγούστου 2022. DOI: https://arxiv.org/abs/2208.14990  

3. Miles, BE et αϊ. 2022. The JWST Early Release Science Program for Direct Observations of Exoplanetary Systems II: A 1 έως 20 Micron Spectrum of the Planetary-Mass Companion VHS 1256-1257 β. Προεκτύπωση στο axRiv. Υποβλήθηκε την 1 Σεπτεμβρίου 2022. DOI: https://arxiv.org/abs/2209.00620  

***