Τους υδρατμούς εκπέμπει ένας βραχώδης εξωπλανήτης ή το αστέρι του;

συντάκτης f7848c5_wp · Δημοσιεύτηκε 02/05/2023 · Ενημερώθηκε 02/05/2023

Το γρίφο αυτό

καλούνται να λύσουν

οι επιστήμονες

μετά από την ανακάλυψη

του διαστημικού τηλεσκοπίου

James Webb

Webb_finds_water_vapor_but_from_a_rocky_planet_or_its_star

[Περιγραφή εικόνας: Γραφικό με τίτλο “Εξωπλανήτης GJ 486 b Φάσμα μετάδοσης”. Ο άξονας y φέρει την ένδειξη «Ποσότητα μπλοκαρισμένου φωτός» και ο άξονας x έχει κλίμακα που κυμαίνεται από περίπου 0,5 μικρών έως επάνω από 5 μικρών. Καθώς βλέπετε δεξιά κατά το μήκος του γραφήματος, οι δύο γραμμές συγκλίνουν και επικαλύπτονται στη τάξη γύρω των 3 μικρά. Ένα ένθετο δείχνει ένα υπόμνημα με μια κίτρινη γραμμή με την ένδειξη «μοντέλο αστεριών», μια μπλε γραμμή με την ένδειξη «μοντέλο ατμόσφαιρας πλούσιας σε νερό» και μια λευκή κουκκίδα με γκρι, κάθετη γραμμή σφάλματος με την ένδειξη «Δεδομένα του Webb». Φωτογραφία:© NASA, ESA, CSA, and J. Olmsted (STScI), S. Moran (Univ. of Arizona), K. Stevenson (JHUAPL), R. MacDonald (Univ. of Michigan), J. Lustig-Yaeger (JHUAPL)]

Τους υδρατμούς εκπέμπει ένας βραχώδης εξωπλανήτης ή το αστέρι του;

Ιδού η απορία, την οποία καλούνται να λύσουν τώρα οι επιστήμονες μετά από την ανακάλυψη του διαστημικού τηλεσκοπίου «James Webb» των NASA, ESA και CSA.

Οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν το υπερσύγχρονο τηλεσκόπιο για να μελετήσουν έναν βραχώδη εξωπλανήτη, που ονομάζεται GJ 486 b. Ο συγκεκριμένος εξωπλανήτης είναι πολύ κοντά στο αστέρι του, για να βρίσκεται εντός της κατοικήσιμης ζώνης κι «αγγίζει» τους 430 βαθμούς Κελσίου η θερμοκρασία στην επιφάνειά του!

Η μεγάλη έκπληξη

Να, όμως, που ο φασματογράφος εγγύς υπέρυθρου του Webb , δηλαδή ο NIRSpec, καταδεικνύει την ύπαρξη υδρατμών! Στη περίπτωση, που οι υδρατμοί συνδέονται με το πλανήτη αυτό, τότε αυτός θα μπορούσε να έχει ατμόσφαιρα παρά τη καυτή θερμοκρασία, που διαθέτει και του γεγονότος ότι βρίσκεται κοντά στο αστέρι του.

Υδρατμοί έχουν παρατηρηθεί σε αέριους εξωπλανήτες στο παρελθόν, αλλά μέχρι και σήμερα δεν έχει ανιχνευθεί ατμόσφαιρα γύρω από ένα βραχώδη εξωπλανήτη. Ωστόσο, τα μέλη της ομάδας θεωρούν ότι οι υδρατμοί θα μπορούσαν να εκπέμπονται κι από το ίδιο τ’ αστέρι (σ.σ. πιο συγκεκριμένα, εκ των ψυχρών αστρικών κηλίδων) κι όχι εκ του εξωπλανήτη.

Τι δείχνει

το φάσμα μετάδοσης

Στο ανωτέρω γραφικό σχήμα καταδεικνύεται όλο το φάσμα μετάδοσης που λαμβάνεται εκ των παρατηρήσεων του τηλεσκοπίου «Webb» στο βραχώδη εξωπλανήτη GJ 486 b.Η ανάλυση των μελών της επιστημονικής ομάδας δείχνει τους υπαινιγμούς των υδρατμών.

Ωστόσο, τα υπολογιστικά μοντέλα καταδεικνύουν ότι το σήμα θα μπορούσε να είναι από μια πλούσια σε νερό πλανητική ατμόσφαιρα (η οποία υποδεικνύεται από τη μπλε γραμμή) ή να προέρχεται εκ των αστρικών κηλίδων του αστεριού του (σ.σ. είναι ένας κόκκινος νάνος και ως ένδειξη καταγράφεται με τη κίτρινη γραμμή).

Τα δύο μοντέλα αποκλίνουν αισθητά σε μικρότερα υπέρυθρα μήκη κύματος, υποδεικνύοντας ότι θα χρειαστούν να γίνουν πρόσθετες παρατηρήσεις με άλλα όργανα του τηλεσκοπίου «Webb» για να περιοριστεί η πηγή του σήματος του νερού.

Ο GJ 486 b έχει μία μόνιμη πλευρά στο φως και μια μόνιμη πλευρά στη νύχτα και στο σκοτάδι.Φωτογραφία από JCH από το Pixabay

Ο GJ 486 b

Ο GJ 486 b είναι περίπου 30% μεγαλύτερος από τη Γη και τρεις φορές πιο ογκώδης, πράγμα που σημαίνει ότι είναι ένας βραχώδης κόσμος με ισχυρότερη βαρύτητα από τη Γη. Περιφέρεται γύρω από ένα κόκκινο νάνο-αστέρι μία φορά κάθε δύο γήινες ημέρες.

Αναμένεται ο GJ 486 b να είναι παλιρροϊκά «κλειδωμένος», με μία μόνιμη πλευρά στο φως και μια μόνιμη πλευρά στη νύχτα και στο σκοτάδι. Οι υδρατμοί θα μπορούσαν ενδεχομένως να υποδηλώνουν τη παρουσία ατμόσφαιρας στον GJ 486 b, αλλά μια εξίσου εύλογη εξήγηση είναι ότι αυτοί μπορεί να προέχονται από το αστέρι.

Ο «γρίφος»

Το μητρικό αστέρι του πλανήτη είναι αρκετά «δροσερό», ώστε να μπορούν να υπάρχουν υδρατμοί στη φωτόσφαιρά του.

Εξάλλου, οι αστρικές κηλίδες (σ.σ.όπως είναι οι ηλιακές κηλίδες στον Ήλιο μας) είναι πιο «δροσερές» από τη γύρω περιοχή και οι υδρατμοί θα μπορούσαν να συγκεντρωθούν εκεί.

Έτσι, θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα σήμα που μιμείται μια πλανητική ατμόσφαιρα.

Εάν υπάρχει ατμόσφαιρα, τότε πιθανότατα θα πρέπει να αναπληρώνεται συνεχώς από τα ηφαίστεια, που εκτοξεύουν ατμό από το εσωτερικό του πλανήτη. Εάν το νερό βρίσκεται πράγματι στην ατμόσφαιρα του πλανήτη, τότε απαιτούνται πρόσθετες παρατηρήσεις για να εξακριβωθεί το πόσο νερό υπάρχει.

Σχεδιάζονται

κι άλλες παρατηρήσεις

Οι μελλοντικές παρατηρήσεις του τηλεσκοπίου «Webb» μπορεί να ρίξουν περισσότερο φως σε αυτό το σύστημα. Ένα επερχόμενο πρόγραμμα θα χρησιμοποιήσει το μέσο υπέρυθρο όργανο (MIRI) για να παρατηρήσει την ημερήσια πλευρά του εξωπλανήτη. Εάν ο πλανήτης δεν έχει ατμόσφαιρα ή μόνο μια λεπτή ατμόσφαιρα, τότε το θερμότερο μέρος της ημέρας αναμένεται να είναι ακριβώς κάτω από το αστέρι. Ωστόσο, εάν το θερμότερο σημείο μετατοπιστεί, τότε αυτό θα έδειχνε μια ατμόσφαιρα που μπορεί να κυκλοφορήσει θερμότητα.

Τελικά, μπορεί να χρειαστούν να πραγματοποιηθούν παρατηρήσεις, σε μικρότερα υπέρυθρα μήκη κύματος από ένα άλλο όργανο του τηλεσκοπίου «Webb», που είναι η κάμερα απεικόνισης εγγύς υπέρυθρου και ο φασματογράφος χωρίς σχισμές (NIRISS), ώστε να αποδειχθεί η διαφοροποίηση μεταξύ της πλανητικής ατμόσφαιρας και των σεναρίων περί των αστρικών κηλίδων. Τότε, θα λυθεί ο γρίφος.