Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) δεν σταματάει να κάνει συνεχώς νέες ανακαλύψεις. Αυτή τη φορά, ανακάλυψε μια λεπτομερή χημική και μοριακή εικόνα της ατμόσφαιρας ενός μακρινού κόσμου που δεν μοιάζει με οτιδήποτε έχουμε δει μέχρι τώρα. Η συστοιχία των πολύ ευαίσθητων οργάνων του τηλεσκοπίου προσαρμόστηκε στην παρατήρηση της ατμόσφαιρας του WASP-39 b, ενός πλανήτη με περίπου την ίδια μάζα με τον Κρόνο αλλά πολύ πιο ζεστός (αναφέρεται ως «καυτός Κρόνος»). Ο πλανήτης, που βρίσκεται περίπου 700 έτη φωτός μακριά, έχει ατμόσφαιρα με θερμοκρασία στους 871 βαθμούς Κελσίου. Ενώ το JWST, μαζί με το Hubble και το Spitzer, είχαν προηγουμένως αποκαλύψει μεμονωμένα συστατικά της ατμόσφαιρας αυτού του πλανήτη, οι νέες παρατηρήσεις και αναλύσεις παρέχουν ένα ολοκληρωμένο μενού με άτομα, μόρια, ακόμη και ενδείξεις ενεργού χημείας και κατακερματισμένων νεφών.
«Η σαφήνεια των σημάτων από έναν αριθμό διαφορετικών μορίων στα δεδομένα είναι αξιοσημείωτη», λέει η Mercedes López-Morales, αστρονόμος στο Κέντρο Αστροφυσικής του Harvard & Smithsonian, και μια από τους επιστήμονες που συνέβαλαν στα νέα αποτελέσματα. «Είχαμε προβλέψει ότι θα βλέπαμε πολλά από αυτά τα σήματα, αλλά παρόλα αυτά, όταν είδα για πρώτη φορά τα δεδομένα, ένιωσα δέος». Τα νέα ευρήματα συνεχίζουν να καθιστούν το JWST μια εξαιρετική πηγή για τη διεξαγωγή ποικίλων ερευνών σε εξωπλανήτες, καθώς αυτή η μελέτη δείχνει ότι θα είναι δυνατή η εξεύρεση διαφόρων τμημάτων πληροφοριών σχετικά με την ατμόσφαιρα των πλανητών. Αυτό περιλαμβάνει τη διερεύνηση της ατμόσφαιρας μικρότερων, βραχωδών πλανητών στο πλανητικό σύστημα TRAPPIST-1.
Το τηλεσκόπιο που συνεχίζει να δίνει νέα δεδομένα
Οι ανακαλύψεις με το JWST περιγράφονται σε πέντε επιστημονικές εργασίες που υποβλήθηκαν πρόσφατα για δημοσίευση σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά και είναι διαθέσιμες στον ιστότοπο προεκτύπωσης arXiv. Μία από τις πιο πρωτοποριακές ανακαλύψεις είναι η πρώτη ανίχνευση διοξειδίου του θείου στην ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη. Αυτό το χημικό μόριο παράγεται από χημικές αντιδράσεις που προκαλούνται από φως υψηλής ενέργειας από τον μητρικό αστέρα του πλανήτη. Μια παρόμοια διαδικασία δημιουργεί το προστατευτικό στρώμα του όζοντος στην ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης.
«Η εκπληκτική ανίχνευση του διοξειδίου του θείου επιβεβαιώνει τελικά ότι η φωτοχημεία διαμορφώνει το κλίμα των ¨ καυτών Κρόνων¨, λέει η Diana Powell, συνεργάτης στην ομάδα του Hubble της NASA, αστρονόμος στο Κέντρο Αστροφυσικής του Harvard και βασικό μέλος της ομάδας που έκανε την ανακάλυψη του διοξειδίου του θείου. «Το κλίμα της Γης διαμορφώνεται επίσης από τη φωτοχημεία, επομένως ο πλανήτης μας έχει περισσότερα κοινά με τους ¨ καυτούς Κρόνους¨ από ό,τι γνωρίζαμε μέχρι τώρα!» Το νάτριο, το κάλιο και οι υδρατμοί είναι μερικά από τα άλλα ατμοσφαιρικά συστατικά που ανίχνευσε το JWST. Αυτές οι παρατηρήσεις έχουν επιβεβαιωθεί από τηλεσκόπια στο έδαφος και στο διάστημα και το JWST έχει επίσης ανακαλύψει νέα χαρακτηριστικά νερού σε μεγαλύτερα μήκη κύματος.
Το JWST παρατήρησε επίσης το διοξείδιο του άνθρακα με μεγαλύτερη σαφήνεια, με το διαστημόπλοιο να παρέχει διπλάσια δεδομένα από όσα έχουν αναφερθεί προηγουμένως. Ενώ βρέθηκε CO2, ούτε μεθάνιο ούτε υδρόθειο εμφανίστηκαν στα δεδομένα. Εάν υπάρχουν πραγματικά, αυτά τα μόρια εμφανίζονται σε πολύ χαμηλά επίπεδα. Ωστόσο, εάν βρίσκονται στην ατμόσφαιρα του WASP 39 b, θα ήταν ένα σημαντικό εύρημα για τους επιστήμονες που κάνουν απογραφές της χημείας των εξωπλανητών προκειμένου να κατανοήσουν καλύτερα τον σχηματισμό και την ανάπτυξη αυτών των μακρινών κόσμων.
Για να βρει αυτές τις χημικές ουσίες, το JWST παρακολούθησε το WASP-39 b καθώς περνούσε μπροστά από τον μητρικό του αστέρα, επιτρέποντας σε μέρος του φωτός του αστέρα να περάσει μέσα από την ατμόσφαιρα του πλανήτη και επιτρέποντας στους παρατηρητές να ανιχνεύσουν αυτό το φως και να το καταγράψουν. Οι αστρονόμοι μπορούν να αναγνωρίσουν τα χημικά μόρια που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα του πλανήτη, κοιτάζοντας ποιες φασματικές γραμμές υπάρχουν και ποιες δεν υπάρχουν στο φάσμα του φωτός (του αστέρα) που περνά μέσα από την ατμόσφαιρα του πλανήτη, επειδή διαφορετικά είδη χημικών ουσιών στην ατμόσφαιρα απορροφούν διαφορετικά χρώματα (μήκη κύματος) του φάσματος του αστρικού φωτός.
Οκτώ φορές πιο κοντά στον μητρικό του αστέρα, από ό,τι είναι ο Ερμής στον Ήλιο, το WASP-39 b χρησιμεύει ως εξαιρετικό πεδίο δοκιμών για τις επιπτώσεις της ακτινοβολίας από αστέρες-ξενιστές σε εξωπλανήτες. Μια βαθύτερη κατανόηση της σχέσης αστέρα-πλανήτη θα πρέπει να έχει ως αποτέλεσμα την καλύτερη κατανόηση του πώς αυτές οι διαδικασίες παράγουν την ποικιλία των πλανητών που φαίνονται στον γαλαξία. «Παρατηρήσαμε τον εξωπλανήτη με πολλά όργανα που, μαζί, παρέχουν ένα ευρύ φάσμα του υπέρυθρου φάσματος και μια πληθώρα χημικών “δακτυλικών αποτυπωμάτων¨ απρόσιτα μέχρι την εποχή του JWST. Τα δεδομένα, όπως αυτά, αλλάζουν το παιχνίδι», δήλωσε η Natalie Batalha, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Κρουζ, η οποία συνέβαλε στη μελέτη και βοήθησε στο συντονισμό της νέας έρευνας.
