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

Pierwszy taki dowód. Naukowcy zachwyceni danymi Webba o atmosferze egzoplanety

Recommended Posts

Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST) dostarczył pierwszy w historii pełny profil molekularny i chemiczny atmosfery planety pozasłonecznej. Inne teleskopy przekazywały już wcześniej dane dotyczące pojedynczych składników atmosfer, jednak dzięki Webbowi poznaliśmy wszystkie atomy, molekuły, a nawet aktywne procesy chemiczne obecne w atmosferze odległej planety. Przekazane dane dają nam nawet wgląd w ukształtowanie chmur, dowiedzieliśmy się, że są one pofragmentowane, a nie pokrywają planety nieprzerwaną warstwą.

Przekazane informacje dotyczą atmosfery planety WASP-39b, na której trenowano instrumenty Webba. To gorący saturn, zatem planeta o masie dorównującej Saturnowi, ale znajdująca się na orbicie bliższej gwiazdy niż Merkury. WASP-39b oddalona jest od Ziemi o około 700 lat świetlnych.

Natalie Batalha z University of California w Santa Cruz (UC Santa Cruz), która brała udział w koordynacji badań, mówi, że dzięki wykorzystaniu licznych instrumentów Webba działających w podczerwieni udało się zdobyć dane, które dotychczas były dla ludzkości niedostępne. Możliwość uzyskania takich informacji całkowicie zmienia reguły gry, stwierdza uczona.

Badania zaowocowały przygotowaniem pięciu artykułów naukowych, z których trzy są właśnie publikowane, a dwa recenzowane.
Jednym z bezprecedensowych odkryć dokonanych przez Webba jest zarejestrowanie obecności dwutlenku siarki, molekuły powstającej w wyniku reakcji chemicznych zapoczątkowywanych przez wysokoenergetyczne światło docierające od gwiazdy macierzystej. Na Ziemi w podobnym procesie powstaje ochronna warstwa ozonowa.

Po raz pierwszy w historii mamy dowód na reakcję fotochemiczną na egzoplanecie, mówi Shang-Min Tasi z Uniwersytetu Oksfordzkiego, który jest głównym autorem artykułu na temat pochodzenia dwutlenku siarki w atmosferze WASP-39b. Odkrycie to jest niezwykle ważne dla zrozumienia atmosfer egzoplanet. Informacje dostarczone przez Webba zostaną użyte do zbudowania fotochemicznych modeli komputerowych, które pozwolą nam wyjaśnić zjawiska zachodzące w atmosferze egoplanet. To z kolei zwiększy nasze możliwości poszukiwania życia na planetach pozasłonecznych. Planety są zmieniane i modelowane przez promieniowanie ich gwiazd macierzystych. Takie właśnie zmiany umożliwiły powstanie życia na Ziemi, wyjaśnia Batalha.

WASP-39b znajduje się aż ośmiokrotnie bliżej swojej gwiazdy niż Merkury Słońca. To zaś okazja do zbadania wpływu gwiazd na egzoplanety i lepszego zrozumienia związków pomiędzy gwiazdą a planetą. Specjaliści będą mogli dzięki temu lepiej pojąć zróżnicowanie planet we wszechświecie.

Poza dwutlenkiem siarki Webb wykrył też obecność sodu, potasu, pary wodnej, dwutlenku węgla oraz tlenku węgla. Nie zarejestrował natomiast oczywistych śladów obecności metanu i siarkowodoru. Jeśli gazy te są obecne w atmosferze, to jest ich niewiele.

Astrofizyk Hannah Wakeford z University of Bristol w Wielkiej Brytanii, która specjalizuje się w badaniu atmosfer egzoplanet jest zachwycona danymi z Webba. Przewidywaliśmy, co może nam pokazać, ale to, co otrzymaliśmy, jest bardziej precyzyjne, zróżnicowane i piękne niż sądziliśmy, stwierdza.

Teleskop dostarczył tak szczegółowych informacji, że specjaliści mogą też określać wzajemne stosunki pierwiastków, np. węgla do tlenu czy potasu do tlenu. Tego typu informacje pozwalają zrekonstruować sposób tworzenia się planety z dysku protoplanetarnego otaczającego jej gwiazdę macierzystą.

Skład atmosfery WASP-39b wskazuje, że w procesie powstawania dochodziło do licznych zderzeń i połączeń z planetozymalami, czyli zalążkami planet. Obfitość siarki w stosunku do tlenu wskazuje prawdopodobnie, że doszło do znaczącej akrecji planetozymali. Dane pokazują też, że tlen występuje w znacznie większej obfitości niż węgiel, a to potencjalnie oznacza, że WASP-39b uformowała się z daleka od gwiazdy, mówi Kazumasa Ohno z UC Santa Cruz.

Dzięki Webbowi będziemy mogli dokładnie przyjrzeć się atmosferom egzoplanet. To niezwykle ekscytujące, bo całkowicie zmieni naszą wiedzę. I to jedna z najlepszych stron bycia naukowcem, dodaje Laura Flagg z Cornell 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
      Odpowiedź na tytułowe pytanie brzmi: tak. Jednak „prawdziwe” w odniesieniu do fotografowanych przez Webba obiektów nie oznacza tutaj takie, jak byśmy zobaczyli je na własne oczy będąc w miejscu Webba, ale takie, jakimi są w rzeczywistości. Żeby to zrozumieć, musimy co nieco wiedzieć o działaniu ludzkiego wzroku oraz Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba (JWST).
      Gdy jesteśmy na ulicy i słyszymy zbliżającą się do nas karetkę pogotowia jadącą na sygnale, zauważymy, że dźwięk jest coraz wyższy, a gdy samochód nas minie, staje się coraz niższy. Fala dźwiękowa zbliżającego się do nas źródła sygnału staje się coraz krótsza, a wydłuża się, gdy źródło sygnału się od nas oddala. Takie samo zjawisko ma miejsce w przypadku fali elektromagnetycznej. Wszechświat się rozszerza, więc – generalnie rzecz biorąc – galaktyki i gwiazdy się od nas oddalają. Długość fali biegnącego w naszym kierunku światła staje się coraz większa, światło to staje się coraz bardziej czerwone. A im bardziej odległy od nas obiekt, tym bardziej czerwone światło do nas dociera. Mówimy tutaj o zjawisku przesunięcia ku czerwieni.
      Ludzie widzą światło o ograniczonym zakresie długości fali. Odległość pomiędzy Ziemią a większością obiektów we wszechświecie jest tak duża, że docierające do nas fale świetlne znajdują się w zakresie podczerwieni, którego nasze oczy nie widzą. Jednak Teleskop Webba jest wyspecjalizowany właśnie w odbieraniu podczerwieni. Dlatego możemy dojrzeć dzięki niemu bardzo stare, niezwykle odległe obiekty.
      JWST korzysta z trzech zwierciadeł. Największe, główne, odpowiada za zbieranie światła docierającego do teleskopu. Zwierciadło główne skupie je i kieruje do zwierciadła wtórnego, stamtąd zaś światło trafia do instrumentów naukowych, a trzecie ze zwierciadeł koryguje wszelkie zniekształcenia wywołane przez dwa pierwsze. Teleskop Webba korzysta ze specjalnej perforowanej maski, która blokuje część docierającego doń światła, symulując działanie wielu teleskopów, dzięki czemu może zwiększyć rozdzielczość. Technika ta pozwala na zdobycie większej ilości danych na temat bardzo jasnych sąsiadujących ze sobą obiektów. Webba wyposażono też w spektrografy, które rozbijają światło na części składowe, ujawniając informacje o intensywności poszczególnych fali światła. Obserwatorium wyposażono też macierz 248 000 mikromigawek służących do pomiaru spektrum światła.
      Za dostarczenie nam obrazu odpowiedzialny jest Zintegrowany Moduł Instrumentów Naukowych, w skład którego wchodzą trzy urządzenia. NIRCam, działająca w podczerwieni kamera, rejestrująca fale o długości od 0,6 do 5 mikrometrów. To ona rejestruje światło z pierwszych gwiazd i galaktyk, pokazuje gwiazdy w pobliskich galaktykach, młode gwiazdy w Drodze Mlecznej oraz obiekty w Pasie Kuipera. Wyposażono ją w koronografy, instrumenty pozwalające na fotografowanie bardzo słabo świecących obiektów znajdujących się wokół obiektów znacznie jaśniejszych. Drugim z nich jest NIRSpec, spektrograf również działający w zakresie od 0,6 do 5 mikrometrów. Spektrografy to urządzenia do rejestracji całego widma promieniowania. Analiza tego widma pozwoli naukowcom poznać wiele cech fizycznych badanego obiektu, w tym jego temperaturę, masę i skład chemiczny. Wiele z obiektów, które Webb będzie badał, jest tak słabo widocznych, że olbrzymie zwierciadło teleskopu będzie musiało prowadzić obserwacje przez setki godzin, by zebrać ilość światła wystarczającą do stworzenia całego widma. Natomiast Mid-Infared Instrument (MIRI) składa się zarówno z kamery jak i spektrografu pracujących w średniej podczerwieni. To zakresy od 5 do 28 mikrometrów. Fal o takiej długości nasze oczy nie widzą. Ten bardzo czuły instrument zobaczy przesunięte ku czerwieni światło odległych galaktyk, tworzących się gwiazd i słabo widocznych komet. Może obserwować Pas Kuipera. Kamer MIRI będzie zdolna do wykonania podobnych szerokokątnych zdjęć, z jakich zasłynął Hubble. A jego spektrograf umożliwi poznanie wielu cech fizycznych odległych obiektów.
      Wszystkie wymienione tutaj instrumenty dostarczają naukowcom danych, które należy odpowiednio dostosować tak, by nasze oczy mogły je zobaczyć. Obrazów z Webba, które udostępnia NASA, nie moglibyśmy zobaczyć będąc w miejscu teleskopu, zarówno dlatego, że nasze oczy nie odbierają światła o takiej długości fali, jak i dlatego, że Webb jest znacznie bardziej czuły na światło. Zatem obrazy przekazywane przez Webba bardziej odpowiadają rzeczywistości, są bardziej prawdziwe, niż to, co możemy zobaczyć na własne oczy. Teleskop korzysta z aż 27 filtrów rejestrujących fale podczerwone o różnej długości. Naukowcy dokładnie analizują te fale, zbierają informacje np. o ich intensywności, a następnie każdej z nich przypisują falę o długości z zakresu światła widzialnego. Najkrótszym przypisywana jest barwa niebieska, dłuższym zielona, najdłuższym czerwona. Po złożeniu tak otrzymany obrazów należy przeprowadzić jeszcze balans, bieli, skorygować kontrast oraz kolory i podziwiać niezwykłe zdjęcia.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Teleskop Webba po raz pierwszy został użyty do potwierdzenia istnienia egzoplanety, planety obiegającej inną gwiazdę niż Słońce. Planeta LHS 475 b jest niemal identycznej wielkości, co Ziemia. Jej średnica wynosi 99% średnicy naszej planety.
      Kevin Stevenson i Jacob Lustig-Yaeger z Applied Physics Laboratory Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa postanowili wykorzystać Webba do potwierdzenia istnienia planety pozasłonecznej. Starannie wybrali cel swoich obserwacji i po zaledwie dwóch tranzytach, wykorzystując zamontowany na Webbie NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) byli w stanie potwierdzić, że wytypowany obiekt to rzeczywiście planeta. Nie ma co do tego wątpliwości. Dane z Webba to potwierdzają. Fakt, że to mała skalista planeta tylko pokazuje możliwości obserwatorium, stwierdził Stevenson.
      Eksperci zauważają, że tak jednoznaczne i dobrej jakości dane przekazane przez Teleskop Webba, a dotyczące skalistej planety wielkości Ziemi to kolejny dowód, że Teleskop otwiera przed nauką zupełnie nowe możliwości w dziedzinie badania atmosfer egzoplanet. Webb przybliża nas do lepszego zrozumienia planet podobnych do Ziemi, znajdujących się poza Układem Słonecznym. A jego misja dopiero się rozpoczęła, powiedział Mark Clampin, dyrektor Wydziału Astrofizyki w NASA.
      Webb to jedyny teleskop zdolny do badania atmosfer egzoplanet wielkości Ziemi.
      Naukowcy próbują teraz zbadać atmosferę LHS 475 b. Na razie nie wiedzą, czy w ogóle ma ona atmosferę. Jednak dzięki danym z Webba już są w stanie wykluczyć różne rodzaje atmosfer. Wiadomo, że planeta nie ma na przykład gęstej zdominowanej przez metan atmosfery, jak księżyc Saturna Tytan. Możliwe, że w ogóle nie ma atmosfery lub też jej atmosfera składa się np. wyłącznie z dwutlenku węgla. Na razie Webb dostarczył zbyt małej ilości danych. Pozwolił natomiast stwierdzić, że powierzchnia planety jest o kilkaset stopni cieplejsza, niż powierzchnia Ziemi. Jeśli wykryjemy chmury, będzie można przypuszczać, że LHS 475 b jest podobna do Wenus.
      Wiemy również, że planeta obiega swoją gwiazdę w ciągu zaledwie dwóch dni. Jest więc bliżej gwiazdy, niż Merkury Słońca, jednak jej gwiazda to czerwony karzeł dwukrotnie chłodniejszy od Słońca, zatem naukowcy spodziewają się, że mimo niewielkiej odległości od gwiazdy planeta może posiadać atmosferę.
      Badana planeta znajduje się dość blisko, w odległości 41 lat świetlnych od Ziemi, w Gwiazdozbiorze Oktanta.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Atmosfera Jowisza słynna jest ze swoich wielkich kolorowych wirów. Ma też jednak mniej znaną niezwykłą cechę. Jej górna część jest wyjątkowo gorąca. O setki stopni cieplejsza, niż być powinna. Teraz naukowcy poinformowali o odkryciu gigantycznej, rozciągającej się na 130 000 kilometrów fali ciepła o temperaturze przekraczającej 700 stopni.
      Do Jowisza dociera ponad 25-krotnie mniej promieniowania słonecznego niż do Ziemi. Z obliczeń wynika, że górne partie jego atmosfery powinny mieć temperaturę -70 stopni Celsjusza. Tymczasem pomiary wykonywane w różnych miejscach wskazują, że w górnych partiach chmur panują temperatury powyżej 400 stopni Celsjusza.
      James O'Donoghue z Japońskiej Agencji Kosmicznej (JAXA) stworzył wraz z kolegami pierwszą mapę górnych warstw atmosfery Jowisza, która pozwalała na zidentyfikowanie dominujących źródeł ciepła w atmosferze. Teraz uczeni poinformowali, że za podgrzewanie atmosfery mogą odpowiadać zorze polarne.
      Zorze znamy też z Ziemi, jednak o ile na Błękitnej Planecie jest to zjawisko czasowe, do którego dochodzi podczas zwiększonej aktywności Słońca, o tyle na Jowiszu zorze istnieją bez przerwy, zmienia się tylko ich intensywność. Naukowcy z JAXA zauważyli, że potężne zorze rozgrzewają atmosferę wokół biegunów Jowisza do temperatury ponad 700 stopni Celsjusza, a później ciepło to jest roznoszone przez wiatr wokół całej planety.
      Uczeni odkryli, wspomnianą na wstępie, szczególnie intensywną falę gorąca bezpośrednio pod zorzą północną i stwierdzili, że fala ta przemieszcza się w stronę równika z prędkością tysięcy kilometrów na godzinę. Pojawiła się ona prawdopodobnie w wyniku silniejszego impulsu wiatru słonecznego, który zderzył się z polem magnetycznym Jowisza i dodatkowo podgrzał atmosferę.
      Zorze bez przerwy podgrzewają atmosferę Jowisza, a fale, jak ta przez nas odkryta, są dodatkowym ważnym źródłem energii, stwierdził O'Donoghoue podczas odczytu wygłoszonego w trakcie Europlanet Science Congress (EPSC) 2022 w Granadzie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ziemia jest dobrze ukryta przed obcymi cywilizacjami o podobnym do naszego stopniu zaawansowania technologicznego, które wykorzystują technikę mikrosoczewkowania grawitacyjnego do poszukiwania potencjalnie zamieszkanych planet, ogłosił międzynarodowy zespół naukowy na łamach Monthly Notices of Royal Astronomical Society. Badania naukowców z Japonii, Tajlandii, Francji i Wielkiej Brytanii pomogą określić najlepsze miejsce w Drodze Mlecznej, w którym możemy poszukiwać obcych inteligencji.
      Z naszego doświadczenia wynika, że życia powinniśmy poszukiwać na niewielkich skalistych planetach. Dysponujemy kilkoma technikami poszukiwania takich planet, ale najbardziej efektywnym okazało się poszukiwanie tranzytów, czyli przejść planet na tle ich gwiazdy macierzystej. Dzięki technice tej udało się odkryć 75% ze wszystkich znanych nam egzoplanet. Polega ona na długotrwałej obserwacji gwiazdy i rejestrowaniu okresowych regularnych spadków jej jasności, spowodowanych przejściem planety.
      Metoda tranzytu ma jednak poważne ograniczenia. Najważniejszym z nich jest fakt, że pozwala zarejestrować tylko te planety, których płaszczyzna orbity jest zgodna z płaszczyzną orbity Ziemi. Takich planet jest zaś niewiele.
      Alternatywną metodą jest mikrosoczewkowanie grawitacyjne. Do mikrosoczewkowania dochodzi, gdy światło bardziej odległego obiektu – na przykład gwiazdy – biegnąc w stroną Ziemi, porusza się w pobliżu masywnego obiektu, którym może być inna gwiazda. Dochodzi wówczas do zakrzywienia światła i powiększenia obrazu bardziej odległego z obiektów. Jeśli w takim przypadku bliższa nam gwiazda – ta, która pełni rolę soczewki grawitacyjnej – posiada planetę, dojdzie do dodatkowego zaburzenia soczewkowanego światła, co możemy wykryć.
      Olbrzymią zaletą mikrosoczewkowania jest fakt, że działa na długich dystansach. O ile metoda tranzytu pozwala na obserwowanie planet odległych od nas maksymalnie o kiloparsek (ok. 3200 lat świetlnych), to dzięki mikrosoczewkowaniu możemy wykrywać planety w odległości do 7 kpc.
      Grupa astronomów postanowiła odszukać te regiony naszej galaktyki, z których najłatwiej byłoby zauważyć Ziemię metodą mikrosoczewkowania. Regiony takie nazwali roboczo „strefami mikrosoczewkowania Ziemi” (EMZ - Earth microlensing zone). EMZ możemy traktować jako strefy podobne do Earth Transit Zone, skąd obca cywilizacja może obserwować Ziemię przechodzącą na tle Słońca, wyjaśniają autorzy badań.
      Naukowcy wykorzystali dane dotyczące ponad 1,1 miliarda gwiazd i przyjęli założenie, że w pobliżu każdej z nich znajduje się cywilizacja o podobnym do naszego stopniu zaawansowania technologicznego. Z obliczeń wynika, że liczba obserwacji, podczas których można by zauważyć Ziemię metodą mikrosoczewkowania wynosi zaledwie 14,7 rocznie. Biorąc pod uwagę, jak prawdopodobnie rzadkie jest występowanie w kosmosie zaawansowanych technologicznie cywilizacji, wykrycie Ziemi tą metodą jest „bardzo wątpliwe”. Chyba, że użyje jej cywilizacja znacznie bardziej zaawansowana od nas.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Super-ziemia TOI-1452 b może być w całości pokryta oceanem, uważa międzynarodowy zespół astronomów. Na łamach The Astronomical Journal uczeni poinformowali o odkryciu planety krążącej wokół czerwonego karła TOI-1452 znajdującego się w układzie podwójnym w Gwiazdozbiorze Smoka. Układ ten jest odległy od Ziemi o 99,5 lat świetlnych.
      TOI-1452 b jest nieco większa i bardziej masywna od naszej planety. Obiega swoją gwiazdę w ciągu 11 dni. Mimo że jej gwiazda jest mniejsza i chłodniejsza od Słońca, to planeta otrzymuje mniej więcej dwukrotnie więcej promieniowania niż Ziemia. Jest go tyle, że odpowiada ono temperaturze 52,85 stopni Celsjusza na powierzchni planety.
      Woda stanowi mniej niż 1% masy Ziemi. Gęstość niektórych egzoplanet wskazuje, że w większym stopniu zbudowane są z lżejszych materiałów niż nasza planeta. Najprawdopodobniej znaczy to, że zawierają więcej wody.
      TOI-1452 to jedna z najlepszych znanych nam kandydatek na wodny świat. Jej średnica i masa wskazują, że ma ona znacznie mniejszą gęstość niż planeta zbudowana ze skał i metali, jak Ziemia, stwierdził główny autor badań, Charles Cadieux. Analizy wykazały, że planeta może aż w 30% składać się z wody.
      TOI-1452 b z pewnością będzie badana za pomocą Teleskopu Webba. Znajduje się bowiem stosunkowo blisko Ziemi, co ułatwia badanie jej atmosfery, ponadto jest w takim miejscu nieboskłonu, który jest widoczny dla Webba przez większą część roku. Jak tylko zarezerwujemy sobie czas obserwacyjny na JWST rozpoczniemy pracę nad lepszym zrozumieniem tej planety, dodaje profesor René Doyon z Uniwersytetu w Montrealu.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...