A csillagászat további lépést tett a távoli világok tanulmányozásában egy példátlan befogásnak köszönhetően: James Webb űrtávcső sikerült közvetlenül lefényképeznie egy hideg exobolygót, amely éppen 12 fényév a Földről. Ez kb Epsilon Indi Ab, egy gáz-óriásbolygó, amely sajátosságainál fogva lehetővé teszi számunkra, hogy soha nem látott pontossággal tekintsünk be saját naprendszerünk evolúciós történetébe.
Ebből az alkalomból a kutatók a műszer fejlett koronagráfját használták MIRI (Közép-infravörös), hogy elválassza a bolygó fényét a gazdacsillag, az Epsilon Indi A vakító fényességétől. Az eredmény a valaha készült legélesebb és legrészletesebb kép egy ilyen menő exobolygóról, amely mérföldkő csak Webb úttörő technológiájával lehetséges.
Az Epsilon Indi Ab felfedezése Nemcsak a Földhöz való közelsége miatt releváns, hanem ritkasága miatt is: az ilyen típusú, ilyen alacsony hőmérsékletű és közvetlenül megfigyelhető bolygók száma a jelenlegi rekordban alig néhány tucat.
Szokatlan portré: Epsilon Indi Ab, a legtöbbet tanulmányozott hideg exobolygó
A bolygó Epsilon Indi Ab évek óta foglalkoztatja a tudományos közösséget. Létét közvetett mérések révén ismerték meg, különösen a radiális sebesség technikán keresztül, amely egy hatalmas bolygó gravitációja által okozott apró hullámzásokat érzékeli. Mindeddig azonban senki sem tudta közvetlenül megfigyelni.
érzékenységének felhasználásával MIRI, a James Webb maga az Epsilon Indi Ab által kibocsátott infravörös fényt rögzítette. Ez a stratégia döntő fontosságú a hideg bolygók észlelésében, amelyek maradékhőjét már nem elegendő a láthatóban kibocsátani, de a középső infravörösben felfedhető. A képen egy pontszerű, nem lemezre felbontott test látható, ahol a 10,6 mikronos fény kék, a 15,5 mikronos fény pedig narancssárga tónusokkal jelenik meg. Az elsődleges csillag helye meg van jelölve, bár fényét a koronagráf megszüntette.
Az eredmény kétszeresen is értékes: nemcsak megerősíti a bolygó létezését és alapvető tulajdonságait, hanem lehetővé teszi légköri jellemzőinek a naprendszerünkben lévő gázóriásaival való összehasonlítását is.
A becsült hőmérséklet mindössze 2 Celsius-fok – gyakorlatilag egyenrangú a Föld folyékony vizével – az Epsilon Indi Ab az egyik legközvetlenebb és legrészletesebb megfigyeléssel rendelkező hideg exobolygó. Emiatt elengedhetetlen referencia a metánban, szén-monoxidban és szén-dioxidban gazdag atmoszférák vizsgálatához, amelyek nagy mennyiségben lehetnek jelen, és jelentősen módosíthatják a minket érő fény abszorpciós profilját.
Természetes laboratórium a bolygórendszerek evolúciójának megértéséhez
A Csillag Epsilon Indi A, ennek az exobolygónak a gazdája, egy narancssárga törpe valamivel hűvösebb és hasonló korú, mint a mi Napunk. Az, hogy egy ilyen masszív és hideg bolygó kering egy ilyen típusú csillag körül, lehetőséget kínál a csillagászoknak Vizsgáljuk meg a bolygókeletkezési és légköri evolúciós folyamatokat olyan összefüggésekben, amelyek nagyon hasonlóak a miénkhez, de mégis távol állnak attól..
A kutató szerint Caroline Morley (Texasi Egyetem, Austin), eddig az Epsilon Indi Ab jelenlétét csak a közvetett elemzés. A James Webb teleszkóp kiemelt célpontjaként való megválasztása válasz volt arra az elvárásra, hogy találjanak egy olyan bolygót, amely „jobban hasonlít a Jupiterhez, mint bármely más eddig fényképezett”.
A vezető szerző, Elisabeth Matthews (Max Planck Csillagászati Intézet, Németország) rámutat, hogy az eddig közvetlenül megfigyelt exobolygók többsége fiatal, forró test volt. „Ahogy a bolygók életük során lehűlnek és összehúzódnak, sokkal kevésbé fényesek és nehezebben tanulmányozhatók” – magyarázza Matthews. Ez az egyik fő kihívás a érett exobolygó asztrofizika.
Az Epsilon Indi Ab ezért ritka lehetőség egy előrehaladott evolúciós szakaszban lévő gázóriás vizsgálatára, hasonlóan a saját naprendszerünkben lévő nagyobb testekhez.
A szakértők számára a legérdekesebb a lehetőség elemzi a légkör összetételét pontosan. Az Epsilon Indi Ab csak körülbelül 100 fokkal melegebb, mint a Jupiter és a Szaturnusz, ami lehetővé teszi a nagy léptékű lehűlési, összehúzódási és légköri tisztítási folyamatok összehasonlítását. Ezenkívül a szabadon lebegő barna törpékhez képest az Epsilon Indi Ab még menőbb, lehetővé téve annak tanulmányozását, hogy a jelenlegi modellek mennyire tükrözik a megfigyelt valóságot.
Ez még magukat a tudósokat is meglepte
Bár az Epsilon Indi Ab jelenlétét csillagának sugárirányú sebességmintái jósolták, valós paraméterei zavarba ejtették a csapatot. Kiderült, hogy a bolygó – Webb megfigyelései szerint – csaknem kétszerese a várt tömegnek, a csillagától valamivel távolabb kering, és az eredetileg jósolttól eltérő pályát ír le. Ez az eltérés az elméleti előrejelzések és a közvetlen mérések között rávilágít a bolygórendszerek összetettségére és arra, hogy több helyszíni esetet valós adatokkal kell tanulmányozni.
A csapat néhány légköri sajátosságra is rámutat, ami megnehezíti az adatok értelmezését. A kezdeti elemzések szerint az Epsilon Indi Ab kevésbé fényes a vártnál rövidebb hullámhosszon, aminek oka lehet egy metánnal és más elnyelő gázokkal erősen terhelt légkör vagy sűrű felhőtakaró. Ez a hasonló tulajdonságokkal rendelkező bolygóknál szokatlan viselkedés új kutatási irányokat nyit a bolygók légkörét extrém hőmérsékleti viszonyok között irányító kémiai és fizikai folyamatok terén.
Jelenleg a csoport korlátozott fotometriai mérésekkel rendelkezik, és további spektroszkópiai megfigyelésekre lesz szükség annak meghatározásához, hogy pontosan mely komponensek uralják a légkört, és hogyan hatnak a sugárzási fluxusra.
