Υπάρχουν δυνητικά εκατοντάδες δισεκατομμύρια εξωπλανήτες στον Γαλαξία μας και πολλοί από αυτούς είναι πιθανό να έχουν συνθήκες κατάλληλες για ζωή. Όμως, οι αστρονόμοι μπορεί να ερμηνεύουν λάθος τις μετρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb για τις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών, σύμφωνα με μια νέα μελέτη.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, το πιο περίπλοκο διαστημικό παρατηρητήριο που κατασκευάστηκε ποτέ, καταγράφει εκπληκτικές εικόνες από τις πιο απομακρυσμένες περιοχές του Σύμπαντος. Λαμβάνει επίσης μετρήσεις της χημικής σύνθεσης των αστέρων, γαλαξιών και νεφελωμάτων που παρατηρεί. Για να ερμηνεύσουν αυτά τα δεδομένα, οι επιστήμονες βασίζονται σε πολύπλοκα μοντέλα. Αλλά μια νέα μελέτη από ερευνητές από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT), διαπίστωσε ότι αυτά τα μοντέλα δεν είναι αρκετά ακριβή για να συλλάβουν τις λεπτομέρειες των παρατηρήσεων του Webb.

Τα υπάρχοντα μοντέλα αδιαφάνειας δεν μπορούν να “δουν” τις λεπτομέρειες των φασματοσκοπικών παρατηρήσεων του διαστημικού τηλεσκοπίου Webb για τη χημική σύνθεση των ατμοσφαιρών των εξωπλανητών. (Credit: https://news.mit.edu/2022/astronomers-models-planetary-data-0915).

«Η σχετική απλότητα αυτών των μοντέλων», είπαν οι επιστήμονες της νέας μελέτης, «μπορεί να σημαίνει ότι η ανάλυση της ατμόσφαιρας των μακρινών εξωπλανητών «θα μπορούσε να είναι εκτός (της σωστής ερμηνείας) κατά μία τάξη μεγέθους. Υπάρχει μια επιστημονικά σημαντική διαφορά μεταξύ της παρουσίας μιας χημικής ένωσης, όπως το νερό, σε ποσοστό 5% έναντι 25%, την οποία τα σημερινά μοντέλα δεν μπορούν να διαφοροποιήσουν».

Τα εν λόγω μοντέλα αναλύουν την αδιαφάνεια του υλικού που παρατηρείται από το Webb, μια μέτρηση του πόσο φως περνά μέσα από αυτό ή απορροφάται και σε ποια μήκη κύματος συμβαίνει αυτό. Δεδομένου ότι κάθε χημικό στοιχείο απορροφά το φως διαφορετικά, οι αστρονόμοι μπορούν να ανακατασκευάσουν τις χημικές συνθέσεις και τις αναλογίες αυτών των χημικών ουσιών με μεγάλη λεπτομέρεια χρησιμοποιώντας αυτές τις μετρήσεις.

Το Webb, αν και κατασκευάστηκε για να παρατηρεί τους παλαιούς αστέρες και γαλαξίες στο Σύμπαν, έχει ήδη αποδείξει τις ικανότητές του στη μελέτη πλανητών που περιφέρονται γύρω από άλλους αστέρες στον γαλαξία μας. Το τηλεσκόπιο ανίχνευσε σημαντικά μόρια, όπως το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα, σε ορισμένες πλανητικές ατμόσφαιρες, αλλά πήρε, επίσης, μια άμεση εικόνα ενός γιγάντιου αέριου εξωπλανήτη. Οι αστρονόμοι είναι ενθουσιασμένοι με την ικανότητα του Webb να μελετά εξωπλανήτες με τόση λεπτομέρεια, επειδή οι χημικές συνθέσεις των πλανητικών ατμοσφαιρών, που ελπίζουν να βρουν, θα μπορούσαν να προσφέρουν ενδείξεις για την πιθανή παρουσία ζωής σε μερικούς από αυτούς τους μακρινούς κόσμους. Αλλά οι ανακριβείς αναγνώσεις των δεδομένων θα σήμαιναν ότι οι αποκτηθείσες γνώσεις θα ήταν αρκετά αναξιόπιστες.

Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα δοκιμάζοντας διάφορες εκδόσεις των υπαρχόντων μοντέλων αδιαφάνειας και τροφοδοτώντας τους συνθετικά φάσματα φωτός που προσομοιώνουν αυτά που ελήφθησαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. Διαπίστωσαν ότι διάφορες εκδόσεις του μοντέλου παρήγαγαν διαφορετικές τιμές που έδειχναν τα όρια ακρίβειάς τους. Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb είναι το πρώτο τηλεσκόπιο που μπορεί να ανιχνεύσει χημικές υπογραφές από εξωπλανήτες, αλλά είναι περιορισμένες στις δυνατότητές του.

Οι ερευνητές σε δήλωσή τους ανέφεραν ότι, «τα μοντέλα δεν θα είναι αρκετά ευαίσθητα για να πουν εάν ένας πλανήτης έχει ατμοσφαιρική θερμοκρασία 26 βαθμούς Κελσίου ή 326 βαθμούς Κελσίου, ή εάν ένα συγκεκριμένο αέριο καταλαμβάνει το 5% ή το 25% ενός ατμοσφαιρικού στρώματος. Αυτή η διαφορά έχει σημασία για να περιορίσουμε τους μηχανισμούς σχηματισμού πλανητών και να αναγνωρίσουμε αξιόπιστα τις βιοϋπογραφές. Προς το παρόν, το μοντέλο που χρησιμοποιούμε για την αποκρυπτογράφηση φασματικών πληροφοριών δεν είναι στο ίδιο επίπεδο με την ακρίβεια και την ποιότητα των δεδομένων που έχουμε από το τηλεσκόπιο James Webb. Πρέπει να βελτιώσουμε τον τρόπο και τις μεθόδους ανάλυσης των δεδομένων, και να αντιμετωπίσουμε το πρόβλημα της αδιαφάνειας».

Οι ερευνητές πρότειναν επίσης πιθανές βελτιώσεις, όπως τη λήψη περισσότερων εργαστηριακών μετρήσεων για την επικύρωση της συμπεριφοράς απορρόφησης φωτός διαφόρων χημικών ενώσεων και τη βελτίωση των θεωρητικών υπολογισμών. Όπως δήλωσαν: «Υπάρχουν τόσα πολλά που θα μπορούσαν να γίνουν, αν γνωρίζαμε τέλεια πώς αλληλεπιδρούν το φως και η ύλη. Το γνωρίζουμε αρκετά καλά γύρω από τις συνθήκες της Γης, αλλά μόλις μετακινούμαστε σε διαφορετικούς τύπους ατμοσφαιρών, τα πράγματα αλλάζουν και είναι πολλά δεδομένα, με αυξανόμενη ποιότητα, που υπάρχει κίνδυνος να παρερμηνευθούν».

Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Astronomy την Πέμπτη, 15 Σεπτεμβρίου.

Περισσότερα εδώ και εδώ


Παναγιώτης Νιάρχος

ΕΚΠΑ