The Telescopul spațial James Webb (JWST) s-a dovedit deja abil în a privi în trecut imaginând obiecte la distanțe uriașe, dar o nouă descoperire ar fi putut vedea puternicul instrument acționând aproape ca o minge de cristal științifică, privind în viitorul îndepărtat al sistem solar.
JWST și-a efectuat prognoza atunci când a făcut o posibilă direcție directă rară a două planete extrasolare, sau “exoplanete,” care orbitează în jurul a două stele moarte diferite sau “pitice albe.”
Nu numai că planetele seamănă foarte mult cu giganții gazoși din sistemul solar Jupiter și Saturn, dar piticele albe servesc și ca analogi la destinul soarelui. Când soarele se transformă într-o pitică albă, schimbarea probabil va distruge planetele interioare ale sistemului solar – până la Jupiter.
„Foarte puține planete au fost descoperite în jurul stelelor pitice albe. Ceea ce este extraordinar la aceste două planete candidate este că sunt mai asemănătoare cu planetele din sistemul nostru solar exterior ca temperatură, vârstă, masă și separare orbitală decât orice planetă găsită anterior”, Susan. Mullaly, autorul principal al cercetării, care nu a fost încă revizuită de către colegi, și astronom la Institutul de Știință al Telescopului Spațial, a declarat pentru site-ul partener al Live Science Space.com. „Acest lucru oferă prima noastră șansă de a vedea cum arată un sistem planetar după ce steaua lui moare”.
Un instantaneu al viitorului nostru
Candidații planetei au fost observați direct de Instrumentul Mid-Infrared (MIRI) al JWST în timp ce orbitează în jurul piticelor albe WD 1202-232 și WD 2105-82. O exoplanetă candidată este situată la o distanță de gazda sa pitică albă, care este egală cu aproximativ 11,5 ori distanța dintre Pământ și Soare. Celălalt candidat se află mai departe de părintele său stelar mort, la o distanță de aproximativ 34,5 ori mai mare decât distanța dintre planeta noastră și stea.
Masele planetelor sunt în prezent incerte, Mullaly și colegii estimând că acestea sunt între 1 și 7 ori mai mari decât Jupiter, cea mai masivă planetă din sistemul solar.
Cand soare își epuizează aprovizionarea cu combustibil pentru procesele de fuziune nucleară care au loc în centrul său în aproximativ 5 miliarde de ani, se va umfla ca o gigantă roșie. Fuziunea nucleară va continua însă în straturile sale exterioare. Acest lucru va vedea acele straturi exterioare ale stelei noastre ajungând până la Marteînghițind Mercur, Venus, Pământul și, eventual, însăși Planeta Roșie. În cele din urmă, aceste straturi exterioare se vor răci, lăsând un nucleu stelar mocnit, acum o pitică albă, înconjurat de o nebuloasă planetară de materie stelară epuizată.
Aceste detectări de exoplanete, totuși, sugerează ce s-ar putea întâmpla cu planetele de dincolo de Marte, giganții gazosi Jupiter și Saturn, atunci când soarele moare.
„Se așteaptă ca Soarele nostru să se transforme într-o stea pitică albă în 5 miliarde de ani”, a spus Mullaly. „Ne așteptăm ca planetele să se deplaseze spre exterior, pe orbite mai largi, după ce o stea moare. Deci, dacă dai înapoi ceasul pe aceste planete candidate, te-ai aștepta să fi avut separații orbitale similare cu Jupiter și Saturn.
„Dacă putem confirma aceste planete, ele vor oferi dovezi directe că planete precum Jupiter și Saturn pot supraviețui morții stelei gazdă.”
Mai mult, piticele albe din centrul acestei descoperiri sunt poluate cu elemente mai grele decât hidrogenul și heliul, pe care astronomii le numesc „metale”. Acest lucru ar putea sugera ce se va întâmpla cu corpurile din centura de asteroizi dintre Marte și Jupiter după moartea soarelui.
„Bănuim că planetele gigantice provoacă poluarea cu metale prin conducerea cometelor și asteroizilor pe suprafața stelelor”, a explicat Mullaly. „Existența acestor planete întărește legătura dintre poluarea cu metale și planete. Deoarece 25% până la 50% dintre piticele albe prezintă acest tip de poluare, înseamnă că planetele gigantice sunt comune în jurul stelelor pitice albe”.
Ca atare, orice asteroizi care supraviețuiesc morții soarelui s-ar putea găsi aruncați în cadavrul său de Jupiter și Saturn.
Descoperirea dublă este impresionantă dincolo de ceea ce prezice pentru viitorul sistemului nostru planetar – reprezintă, de asemenea, pur și simplu o realizare științifică rară.
O detectare directă rară a exoplanetelor
De la descoperirea primelor exoplanete la mijlocul anilor 1990, astronomii au descoperit aproximativ 5.000 de lumi care orbitează în jurul sistemului solar. Potrivit Societății Planetaredin aprilie 2020, doar 50 dintre aceste exoplanete au fost descoperite cu imagistica directă.
Acest lucru se datorează faptului că orice lumină de pe o planetă aflată la distanțe atât de mari este de obicei copleșită de lumina intensă a stelei părinte a acelei planete, ceea ce face ca observarea directă a unei exoplanete să fie similară cu observarea unui licurici așezat pe lampa aprinsă a unui far.
Ca urmare, exoplanetele sunt de obicei văzute prin efectul pe care îl au asupra luminii stelei lor, fie prin cauzarea unei scăderi a emisiei de lumină pe măsură ce traversează, fie prin „tranzit”, pe fața stelei, fie printr-o mișcare de „balanț” creată ca planeta trage gravitațional de stea.
„Am fotografiat direct aceste două exoplanete, ceea ce înseamnă că le-am fotografiat și vedem lumina produsă de planeta însăși”, a spus Mullaly. „Cele mai multe exoplanete care au fost descoperite au fost găsite folosind metoda de tranzit sau prin măsurarea mișcării stelei. Aceste metode indirecte tind să favorizeze planetele mult mai apropiate de stea. Imaginile directe sunt mai bune la găsirea planetelor mai departe de stea, la separații orbitale mai largi.”
Ea a explicat că, observând aceste planete direct, JWST a deschis posibilitatea de a studia aceste lumi în continuare; oamenii de știință pot începe acum să investigheze lucruri precum compoziția atmosferei planetelor și să măsoare direct masele și temperaturile acestora.
Mullaly a adăugat că nu tot ce au descoperit ea și echipa ei despre aceste exoplanete era de așteptat și că aceste ciudatenii ar putea schimba modul în care astronomii cred despre exoplanete ca acestea în general.
În mod alternativ, trăsăturile ciudate ale lumilor vizate ar putea oferi indicii tentante în direcția mult căutat exoluni.
„Dacă acestea sunt planete, atunci este surprinzător că nu sunt la fel de roșii în infraroșu mijlociu pe cât ne-am putea aștepta. Cantitatea de lumină colectată de JWST la 5 și 7 microni este mai strălucitoare decât ne-am putea aștepta pentru ambii candidați exoplanete, având în vedere lor. vârsta și cât de strălucitoare sunt la 15 microni”, a concluzionat Mullaly. „Acest lucru ar putea pune în pericol înțelegerea noastră a fizicii și chimiei atmosferelor exoplanetelor.
„Sau poate înseamnă că există o altă sursă de lumină, ca o lună încălzită care orbitează în jurul planetei”.
Cercetarea echipei este disponibilă ca preprint pe site-ul de depozit de cercetare arXiv.
Publicat inițial pe Space.com.