Webb imaginează direct o exoplanetă gigantică care nu este acolo unde ar trebui să fie

Cum să rătăciți asta? —

De șase ori mai mare decât Jupiter, planeta este cea mai veche și cea mai rece imagine până acum.

Avem câteva tehnici care ne permit să deducem prezența unei exoplanete pe baza efectelor acesteia asupra luminii provenite de la steaua gazdă. Dar există o abordare alternativă care uneori funcționează: imaginează-le direct. Este mult mai limitat, deoarece planeta trebuie să fie destul de mare și să orbiteze suficient de departe de stea sa pentru a evita ca lumina să vină de pe planetă să fie acoperită de lumina mult mai intensă a stelelor.

Totuși, asta a fost făcut. Exoplanete masive au fost capturate la relativ scurt timp după formarea lor, când căldura generată de prăbușirea materialului în planetă le face să strălucească în infraroșu. Dar telescopul Webb este mult mai sensibil decât orice observator în infraroșu pe care l-am construit vreodată și a reușit să imagineze o exoplanetă relativ apropiată, care este aproximativ la fel de veche ca cele din Sistemul nostru Solar.

Privind direct o planetă

De ce ai nevoie pentru a imaginea direct o planetă care orbitează o stea la ani lumină distanță? Primul lucru este un element hardware numit coronagraf atașat la telescop. Acesta este responsabil pentru blocarea luminii de la stea pe care o orbitează planeta; fără ea, acea lumină va acoperi orice alte surse din sistemul exosolar. Chiar și cu un coronagraf bun, ai nevoie ca planetele să orbiteze la o distanță semnificativă de stea, astfel încât să fie separate clar de semnalul blocat de coronagraf.

Apoi, ai nevoie ca planeta să emită un pic de lumină. Deși compoziția corectă a suprafeței ar putea permite planetei să fie foarte reflectorizant, aceasta nu va fi o opțiune grozavă, având în vedere distanțele de care am avea nevoie ca planeta să orbiteze pentru a fi vizibile deloc. În schimb, planetele pe care le-am observat până acum au fost tinere și încă încălzite de procesele care au reunit materialul pentru a forma o planetă, în primul rând. Nici a fi cu adevărat mare nu rănește contează.

Pune toate astea împreună și ceea ce te aștepți să poți observa este o planetă foarte tânără, foarte îndepărtată, care este suficient de masivă pentru a intra în categoria super-Jupiter.

Dar lansarea telescopului spațial Webb ne-a oferit noi capabilități în domeniul infraroșu, iar o mare echipă internațională de cercetători l-a îndreptat către o stea numită Epsilon Indi A. Se află la mai puțin de o duzină de ani lumină distanță (care este extrem de aproape). în termeni astronomici), iar steaua este similară ca mărime și vârstă cu Soarele, ceea ce o face o țintă interesantă pentru observații. Poate că cele mai semnificative date anterioare sugeraseră că va fi găsită o exoplanetă mare, pe baza indicațiilor că steaua se schimba aparent pe măsură ce exoplaneta a tras de ea în timpul orbitei sale.

Și era de fapt un indiciu al unei planete acolo. Pur și simplu nu semăna prea mult cu planeta așteptată. „Este de aproximativ două ori mai masiv, puțin mai departe de steaua sa și are o orbită diferită de cea pe care ne-am așteptat”, a spus Elisabeth Matthews, unul dintre cercetătorii implicați.

Momentan, nu există o explicație pentru discrepanța. Șansele ca acesta să fie un obiect de fundal fără legătură sunt extrem de mici. Și o reanaliza a datelor despre mișcarea lui Epsilon Indi A sugerează că aceasta ar putea fi singura planetă mare din sistem – ar putea exista alte planete, dar ar fi mult mai mici. Așadar, cercetătorii au numit planeta Epsilon Indi Ab, chiar dacă acesta a fost același nume dat planetei care nu pare să se potrivească cu proprietățile acesteia.

Mare, rece și puțin enigmatic

Epsilon Indi Ab revizuit este o planetă mare, estimată la aproximativ șase ori masa lui Jupiter. De asemenea, orbitează la aproximativ aceeași distanță cu Neptun. În general, este strălucitor în infraroșu mijlociu, în concordanță cu o planetă care are aproximativ 275 Kelvin – nu prea departe de temperatura camerei. Aceasta este, de asemenea, aproape de ceea ce am estima pentru temperatura sa pur și simplu pe baza vârstei planetei. Asta o face cea mai tare exoplaneta fotografiata vreodata direct.

În timp ce semnalul de pe planetă era destul de luminos la un număr de lungimi de undă, planeta nici măcar nu a putut fi detectată într-o zonă a spectrului (3,5 până la 5 micrometri, pentru curioși). Acest lucru este considerat un indiciu că planeta are niveluri ridicate de elemente mai grele decât heliul și un raport ridicat de carbon și oxigen. Decalajul din spectru poate influența estimările vârstei planetei, așa că probabil că vor trebui efectuate observații suplimentare pentru a clarifica de ce nu există emisii la aceste lungimi de undă.

Cercetătorii sugerează, de asemenea, că imaginea mai multor dintre aceste exoplanete grozave ar trebui să fie o prioritate, având în vedere că ar trebui să fim precauți în a extrapola orice dintr-un singur exemplu. Deci, în acest sens, această primă imagistică exoplanetă oferă o confirmare importantă că, cu Webb și coronagraful său, avem acum instrumentele de care avem nevoie pentru a face acest lucru și funcționează foarte bine.

Natură2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07837-8 (Despre DOI).