Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Webb zdobył pierwszy jednoznaczny dowód na obecność CO2 w atmosferze egzoplanety

Recommended Posts

Teleskop Webba (JWST) zdobył pierwsze pewne dowody na obecność dwutlenku węgla w atmosferze egzoplanety. CO2 znaleziono w atmosferze gazowego olbrzyma znajdującego się w odległości 700 lat świetlnych od Ziemi. Odkrycie daje nadzieję, że Webb będzie w stanie wykryć i zmierzyć poziom dwutlenku węgla w atmosferach mniejszych podobnych do Ziemi planet skalistych.

Planeta, o której mowa, to WASP-39b, gazowy olbrzym o masie niemal czterokrotnie mniejszej od masy Jowisza, za to o średnicy o 30% większej. Tak niska masa w porównaniu z tak dużą objętością jest częściowo spowodowana wysokimi temperaturami planety, sięgającymi 900 stopni Celsjusza. WASP-39 znajduje się 8-krotnie bliżej swojej gwiazdy niż Merkury Słońca. Obiega ją w ciągu zaledwie 4 ziemskich dni.

Gazowy gigant został odkryty w 2011 roku, a dzięki teleskopom Hubble'a i Spitzera wiemy, że w jej atmosferze znajduje się para wodna, sód i potas. Dzięki niezwykłej czułości Webba w podczerwieni dowiedzieliśmy się właśnie o obecności CO2.

Odkrycia dokonano dzięki urządzeniu NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph). Zarejestrował on światło macierzystej gwiazdy przechodzące przez atmosferę planety. Jako, że różne gazy pochłaniają fale światła o różnej długości, analizując spektrum docierającego do nas światła możemy dowiedzieć się, jakie molekuły obecne są w atmosferze. Webb zarejestrował spadek ilości docierającego światła w zakresie pomiędzy 4,1 a 4,6 mikrometrów. W ten sposób zdobyliśmy pierwszy jednoznaczny dowód na obecność dwutlenku węgla w atmosferze planety poza Układem Słonecznym.

To bardzo ważne wydarzenie, będącym dowodem na czułość instrumentów Webba i możliwości całego teleskopu. Dotychczas bowiem nie dysponowaliśmy narzędziem, które pozwalałoby na rejestrowanie tak subtelnych zmian w spektrum pomiędzy 3 a 5,5 mikrometra w atmosferach egzoplanet. A to jest właśnie najbardziej interesujący nas zakres, gdyż w nim znajdują się pasma absorpcji takich gazów jak para wodna, metan czy właśnie dwutlenek węgla. Skoro zaś Webb udowodnił, że potrafi rejestrować te sygnały, powinien być w stanie zarejestrować je również w przypadku mniejszych skalistych planet. A obecność w ich atmosferach wody, metanu czy dwutlenku węgla może wskazywać na możliwość istnienia życia.

Ponadto analiza składu atmosfery zdradza wiele istotnych informacji na temat pochodzeniu i ewolucji planet. Mierząc dwutlenek węgla możemy stwierdzić, jaki był stosunek gazów i materiału stałego podczas formowania się planety. W nadchodzącej dekadzie JWST dokona wielu podobnych pomiarów na różnych planetach. Dzięki temu dowiemy się, jak powstają planety i na ile unikatowy jest Układ Słoneczny, mówi Mike Line z Arizona State University.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ekosfera jest tradycyjnie definiowana, jako odległość pomiędzy gwiazdą, a planetą, która umożliwia istnienie wody w stanie ciekłym na planecie. To obszar wokół gwiazdy, w którym na znajdujących się tam planetach może istnieć życie. Jednak grupa naukowców z University of Georgia uważa, że znacznie lepsze byłoby określenie „ekosfery fotosyntezy”, czyli wzięcie pod uwagi nie tylko możliwości istnienia ciekłej wody, ale również światła, jakie do planety dociera z gwiazdy macierzystej.
      O życiu na innych planetach nie wiemy nic pewnego. Jednak poglądy na ten temat możemy przypisać do jednej z dwóch szkół. Pierwsza z nich mówi, że na innych planetach ewolucja mogła znaleźć sposób, by poradzić sobie z pozornie nieprzekraczalnymi barierami dla życia, jakie znamy z Ziemi. Zgodnie zaś z drugą, życie w całym wszechświecie ograniczone jest uniwersalnymi prawami fizyki i może istnieć jedynie w formie podobnej do życia na Ziemi.
      Naukowcy z Georgii rozpoczęli swoje badania od przyznania racji drugiej ze szkół i wprowadzili pojęcie „ekosfery fotosyntezy”. Znajdujące się w tym obszarze planety nie tylko mogą utrzymać na powierzchni ciekłą wodę – zatem nie znajdują się ani zbyt blisko, ani zbyt daleko od gwiazdy – ale również otrzymują wystarczająca ilość promieniowania w zakresie od 400 do 700 nanometrów. Promieniowanie o takich długościach fali jest na Ziemi niezbędne, by zachodziła fotosynteza, umożliwiające istnienie roślin.
      Obecność fotosyntezy jest niezbędne do poszukiwania życia we wszechświecie. Jeśli mamy rozpoznać biosygnatury życia na innych planetach, to będą to sygnatury atmosfery bogatej w tlen, gdyż trudno jest wyjaśnić istnienie takiej atmosfery bez obecności organizmów żywych na planecie, mówi główna autorka badań, Cassandra Hall. Pojęcie „ekosfery fotosyntezy” jest zatem bardziej praktyczne i dające szanse na znalezienie życia, niż sama ekosfera.
      Nie możemy oczywiście wykluczyć, że organizmy żywe na innych planetach przeprowadzają fotosyntezę w innych zakresach długości fali światła, jednak istnieje pewien silny przekonujący argument, że zakres 400–700 nm jest uniwersalny. Otóż jest to ten zakres fal światła, dla którego woda jest wysoce przezroczysta. Poza tym zakresem absorpcja światła przez wodę gwałtownie się zwiększa i oceany stają się dla takiego światła nieprzezroczyste. To silny argument za tym, że oceaniczne organizmy w całym wszechświecie potrzebują światła w tym właśnie zakresie, by móc prowadzić fotosyntezę.
      Uczeni zauważyli również, że życie oparte na fotosyntezie może z mniejszym prawdopodobieństwem powstać na planetach znacznie większych niż Ziemia. Planety takie mają bowiem zwykle bardziej gęstą atmosferę, która będzie blokowała znaczną część światła z potrzebnego zakresu. Dlatego też Hall i jej koledzy uważają, że życia raczej należy szukać na mniejszych, bardziej podobnych do Ziemi planetach, niż na super-Ziemiach, które są uważane za dobry cel takich poszukiwań.
      Badania takie, jak przeprowadzone przez naukowców z University of Georgia są niezwykle istotne, gdyż naukowcy mają ograniczony dostęp do odpowiednich narzędzi badawczych. Szczegółowe plany wykorzystania najlepszych teleskopów rozpisane są na wiele miesięcy czy lat naprzód, a poszczególnym grupom naukowym przydziela się ograniczoną ilość czasu. Dlatego też warto, by – jeśli ich badania polegają na poszukiwaniu życia – skupiali się na badaniach najbardziej obiecujących obiektów. Tym bardziej, że w najbliższych latach ludzkość zyska nowe narzędzia. Od 2017 roku w Chile budowany jest europejski Extremely Large Telescope (ELT), który będzie znacznie bardziej efektywnie niż Teleskop Webba poszukiwał tlenu w atmosferach egzoplanet. Z kolei NASA rozważa budowę teleskopu Habitable Exoplanet Observatory, który byłby wyspecjalizowany w poszukiwaniu biosygnatur na egzoplanetach wielkości Ziemi. Teleskop ten w 2035 roku miałby trafić do punktu L2, gdzie obecnie znajduje się Teleskop Webba.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Teleskop Webba pokazuje rzeczy, jakich nigdy nie widzieliśmy, w tym okres formowania się galaktyk. Webb pozwolił właśnie na szczegółowe obserwacje protogromady siedmiu galaktyk, o przesunięciu ku czerwieni z=7,9, co oznacza, że obserwujemy ją tak, jak wyglądała 650 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Astronomowie określili jej prawdopodobną późniejszą ewolucję i doszli do wniosku, że z czasem utworzyła znaną obecnie Gromadę Warkocza Bereniki (Abell 1656), najgęstszą z gromad galaktyk.
      To szczególne, unikatowe miejsce przyspieszonej ewolucji galaktyk, a Webb daje nam bezprecedensową możliwość dokonania pomiarów prędkości tych siedmiu galaktyk, dzięki czemu możemy upewnić się, że tworzą one protogromadę, mówi główny autor badań, Takahiro Morishita z IPAC-California Institute of Technology.
      Dzięki precyzyjnym pomiarom dokonanym przez instrument NIRSpec naukowcy mogli potwierdzić odległość galaktyk oraz prędkość ich przemieszczania się przez halo ciemnej materii, która wynosi około 1000 km/s. Dane spektrograficzne zaś pozwoliły na modelowanie i mapowanie przyszłej ewolucji gromady. Po analizie naukowcy uznali, że najprawdopodobniej utworzyła ona Abell 1656. Obserwujemy te odległe galaktyki jak krople wody w różnych rzekach i możemy stwierdzić, że z czasem staną się one częścią jednego olbrzymiego nurtu, dodaje Benedetta Vulcani z Narodowego Instytutu Astrofizyki we Włoszech. Webb dostrzegł protogromadę dzięki wykorzystaniu zjawiska soczewkowania grawitacyjnego zapewnionego przez Gromadę Pandora (Abell 2744).
      Obserwowanie początków powstawania wielkich gromad galaktyk jak Pandora czy Warkocz Bereniki jest bardzo trudne, gdyż wszechświat się rozszerza, a to oznacza, że docierające do nas z coraz większej odległości fale świetlne są coraz bardziej rozciągnięte, przesuwając się ku podczerwieni. Przed Webbem nie dysponowaliśmy instrumentem, który rejestrowałby podczerwień w wystarczająco dużej rozdzielczości. Teleskop Webba powstał właśnie po to, by wypełnić tę lukę w astronomii. I, jak widać, świetnie się sprawdza.
      Sprawdzają się też przewidywania mówiące, że największą korzyść osiągniemy ze współpracy Webba z Hubble'em.Te siedem galaktyk w protogromadzie zostało wytypowanych właśnie przez Teleskop Hubble'a jako potencjalnie interesujący cel badawczy. Hubble nie ma jednak możliwości obserwowania światła o długości fali większej niż bliska podczerwień, dlatego też nie był w stanie dostarczyć nam zbyt wielu danych. Uzyskaliśmy je dzięki Webbowi.
      Co więcej, autorzy badań nad protogromadą przypuszczają, że współpraca Webba z Roman Grace Telescope, który ma zostać wystrzelony w 2027 roku, a który bazuje na jednym z teleskopów przekazanych NASA przez agencję wywiadowczą, może dostarczyć nam jeszcze więcej informacji o początkach gromad galaktyk.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Teleskop Webba zaobserwował szczegóły zawierających krzemiany chmur w atmosferze odległej planety. W jej atmosferze bez przerwy dochodzi do mieszania, wznoszenia i opadania materiału w 22-godzinym cyklu. Wynikiem tego są tak olbrzymie zmiany jasności, że wspomniana planeta jest najbardziej zmiennym znanym nam obiektem o masie planetarnej.
      Naukowcy, na czele których stoi Brittany Miles z University of Arizona, zauważyli też wyjątkowo wyraźne sygnały świadczące o obecności wody, metanu i tlenku węgla oraz dowód na występowanie w atmosferze dwutlenku węgla. Tym samym Teleskop Webba wykrył największą liczbę molekuł zauważonych jednorazowo w atmosferze egzoplanety.
      Wspomniana egzoplaneta, VHS 1256 b, znajduje się w odległości 40 lat świetlnych od Ziemi o okrąża 2 gwiazdy. Okres jej obiegu wynosi ponad 10 000 lat. VHS 1256 b znajduje się około 4-krotnie dalej od swoich gwiazd, niż Pluton od Słońca. To czyni ją idealnym celem dla obserwacji za pomocą Webba. Dobiegające z niej światło nie miesza się ze światłem z jej gwiazd macierzystych, mówi Miles. Uczona dodaje, że w górnych partiach temperatura jej atmosfery sięga 830 stopni Celsjusza.
      Webb zauważył też dwa rodzaje ziaren krzemianów w chmurach. Mniejsze mogą być wielkości cząstek dymu, większe zaś są jak bardzo gorące miniaturowe ziarenka piasku. VHS 1256 b ma bardzo słabą grawitację, dlatego też chmury występują bardzo wysoko w jej atmosferze, co pozwala na ich obserwację. Drugą przyczyną tak gwałtownych zjawisk w atmosferze jest młody wiek planety. Naukowcy szacują, że uformowała się ona zaledwie 150 milionów lat temu i przez najbliższy miliard lat będzie się schładzała i zmieniała.
      Wiele z cech, które zaobserwowano na VHS 1256 b zauważono wcześniej na innych planetach. Jednak w ich przypadku wymagało to wielu obserwacji za pomocą różnych teleskopów. Tutaj zaś Teleskop Webba dostarczył wszystkich informacji jednocześnie. A to nie wszystko. Naukowcy uważają, że przez najbliższe miesiące i lata, analizując dane dostarczone przez Webba, będą zdobywali kolejne informacje. Mamy tutaj olbrzymią ilość danych uzyskanych w niedługim czasie. Czujemy olbrzymi potencjał i mamy nadzieję na wiele odkryć w danych, zebranych w ciągu zaledwie kilku godzin obserwacji, cieszy się Beth Biller z Uniwersytetu w Edynburgu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy korzystający z Teleskopu Webba opublikowali pierwsze wyniki dotyczące formowania się gwiazd oraz pyłu i gazu w pobliskich galaktykach. W ramach projektu Physics at High Angular resolution in Nearby Galaxies (PHANGS) prowadzony jest największy z dotychczasowych przeglądów nieodległych galaktyk z użyciem najnowszego kosmicznego teleskopu. W badaniach pod kierunkiem Janice Lee z Gemini Observatory i NOIRLab bierze udział ponad 100 naukowców z całego świata.
      Uczeni postanowili przyjrzeć się 19 galaktykom spiralnym. W pierwszych miesiącach pracy Webba na celownik wzięli pięć z nich – M74, NGC 7496, IC 5332, NGC 1365 oraz NGC 1433 – i już opublikowali wstępne wnioski oraz artykuły naukowe.
      Jesteśmy zdumieni szczegółami struktur, jakie możemy obserwować, mówi David Thilker z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa. Bezpośrednio widzimy, jak energia z formowania się młodych gwiazd wpływ na pobliski gaz. To coś niezwykłego, wtóruje mu Erik Rosolowsky z kanadyjskiego University of Alberta.
      Na obrazach zarejestrowanych przez MIRI widzimy sieć wysoko zorganizowanych struktur – świecące obszary pyłu i bąble gazu łączące ramiona galaktyk. Struktury te powstały zarówno w wyniku oddziaływania indywidualnych gwiazd, jak i nachodzą na siebie, gdy tworzące się gwiazdy są wystarczająco blisko położone. Obszary, które są całkowicie ciemne na obrazach z Hubble'a, tutaj są rozświetlone i widzimy niezwykłe szczegóły. Możemy dzięki temu badać, jak pył z ośrodka międzygwiezdnego absorbuje światło z gwiazd i emituje je w podczerwieni, podświetlając niezwykle interesującą sieć pyłu i gazu, zachwyca się Karin Sandstrom z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego.
      Dzięki Webbowi naukowcy mogą dostrzec struktury, których dotychczas nie widzieli. Zespół PHANGS przez lata obserwował te galaktyki w paśmie optycznym, radiowym i ultrafioletowym, wykorzystując w tym celu Teleskop Hubble'a, Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array i Very Large Telescope. Ale nie mogliśmy dostrzec najwcześniejszych etapów życia gwiazd, gdyż były one przesłonięte gazem i pyłem, dodaje Adam Leroy z Ohio State University. Dopiero Teleskop Webba pozwolił na uzupełnienie brakującej wiedzy.
      Webb pozwala dostrzec to, co dotychczas było niedostrzegalne. Na przykład jego instrument MIRI, pracujący w zakresie 7,7 i 11,3 mikrometra oraz NIRCam, który działa w zakresie 3,3 mikrometra, rejestrują emisję z wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, które odgrywają ważną rolę w formowaniu się gwiazd i planet. To zaś pozwala na poznanie ewolucji galaktyk.
      Dzięki dużej rozdzielczości teleskopu możemy po raz pierwszy przeprowadzić kompletny badania formowania się gwiazd oraz przyjrzeć się bąblastym strukturom ośrodka międzygwiezdnego w pobliskich galaktykach poza Grupą Lokalną Galaktyk, wyjaśnia Janice Lee.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy wykorzystali Teleskop Webba do zarejestrowania pierścieni Chariklo. To największy ze znanych nam centaurów, niewielkich ciał poruszających się po orbitach wokół Słońca pomiędzy orbitami Jowisza i Neptuna. Chariklo znajduje się za Saturnem, w odległości ok. 3,2 miliarda kilometrów od Ziemi. Ma 250 kilometrów średnicy, a w 2013 roku astronomowie korzystający z teleskopów naziemnych odkryli, że posiada system dwóch pierścieni.
      Naukowcy obserwowali wówczas, jak Chariklo przechodzi na tle jednej z gwiazd. Zjawisko takie, które rzadko możemy obserwować, zwane jest okultacją i jest wykorzystywane do określania właściwości fizycznych zakrywanych obiektów. Ku ich zdumieniu okazało się, że jasność gwiazdy dwukrotnie się zmniejszyła jeszcze zanim została ona zasłonięta przez Chariklo, a gdy asteroida odsłoniła gwiazdę, ponownie doszło do dwukrotnego „mrugnięcia" gwiazdy. To pokazało, że Chariklo posiada system dwóch pierścieni i są to pierwsze znane nam pierścienie w Układzie Słonecznym znajdujące się wokół tak małego obiektu. Obecnie wiemy, że znajdują się one w odległości około 400 kilometrów od centaura.
      Wśród astronomów, którzy zarezerwowali sobie czas obserwacyjny Teleskopu Webba jest Pablo Santos-Sanz z Instituto de Astrofísica de Andalucía. Postanowił on skorzystać z faktu, że Chariklo miał przejść na tle gwiazdy Gaia DR3 6873519665992128512. Wykorzystał więc Webba do obserwacji tego zjawiska.
      Dane z przejścia były dokładnie takie, jak się spodziewano. Webb zarejestrował okultację gwiazdy zarówno przez Chariklo jak i jego pierścienie. Zaś krótko po okultacji naukowcy jeszcze raz przyjrzeli się centaurowi za pomocą Webba, zbierając dane dotyczące światła słonecznego odbijanego przez Chariklo i jego pierścienie. W ten sposób teleskop udowodnił nie tylko swoje niezwykłe możliwości obserwacyjne, ale również dostarczył nam nowych danych.
      Kosmiczny instrument zarejestrował trzy pasma absorpcji zamrożonej wody. Badania za pomocą teleskopów naziemnych również sugerowały istnienie tego lodu, jednak Webb dostarczył pierwszych dowodów, że istnieje tam zamarznięta woda w postaci krystalicznej. Wysokoenergetyczne cząstki zmieniają lód z postaci krystalicznej do amorficznej. Odkrycie krystalicznego lodu w systemu Chariklo oznacza, że bez przerwy zachodzą tam mikrokolizje, które albo odsłaniają pierwotny materiał, albo inicjują proces krystalizacji, mówią autorzy badań.
      To jednak nie wszystko. Naukowcy mają nadzieję, że dzięki szczegółowej analizie danych z Webba będą w stanie dokładnie odróżnić od siebie oba pierścienie Chariklo, określić ich grubość, rozmiary oraz właściwości budujących go cząstek. Chcieliby się też dowiedzieć, jak to się stało, że tak mały obiekt posiada pierścienie i odkryć pierścienie wokół innych niewielkich obiektów. Olbrzymia czułość Webba w zakresie podczerwieni w połączeniu z możliwościami rejestrowania danych z okultacji oznaczają, że teleskop znakomicie zwiększyć naszą wiedzę o odległych niewielkich obiektach Układu Słonecznego.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...