A HR 8799 egy 130 fényévre lévő fiatal rendszer, amely régóta fontos célpontja a bolygóképződési kutatásoknak. A megfigyelések azt mutatják, hogy a HR 8799 bolygói szén-dioxidban gazdagok. Ez erős bizonyítékot szolgáltat arra, hogy a rendszer négy óriásbolygója a Jupiterhez és a Szaturnuszhoz hasonlóan, szilárd magok lassú kialakulásával jött létre, amelyek a protoplanetáris korongon belülről magukhoz vonzották a gázt. Ez a folyamat a magakkréció néven ismert.
Az eredmények azt is megerősítik, hogy a Webb révén lehetséges képi felvételek alapján következtetni az exobolygók légkörének összetételére. Ez a technika kiegészíti a Webb nagy teljesítményű spektroszkópos műszereit. „Azzal, hogy észrevettük ezeket az erős szén-dioxid-jeleket, igazoltuk, hogy e bolygók légkörében jelentős mennyiségű nehezebb elem, például szén, oxigén és vas is található” – mondta William Balmer, a Johns Hopkins Egyetem munkatársa. „Tekintettel arra, amit a csillagról tudunk, amely körül keringenek, ez valószínűleg azt jelzi, hogy magakkrécióval alakultak ki, ami izgalmas következtetés olyan bolygók esetében, amelyeket közvetlenül is láthatunk.”
Balmer a vezető szerzője a The Astrophysical Journal című folyóiratban a napokban megjelent, az eredményeket összefoglaló tanulmánynak. Balmer és kutatócsoportja elemzése a Webb egy másik megfigyeléséről is értekezik, amely egy 97 fényévre lévő, 51 Eridani nevű rendszert érinti.
A HR 8799 egy fiatal, körülbelül 30 millió éves rendszer, vagyis a kora töredéke Naprendszerünk 4,6 milliárd évének. A HR 8799-ben található bolygók még mindig forróak friss formálódásuk miatt, ezért nagy mennyiségű infravörös fényt bocsátanak ki, ami értékes adatokat szolgáltat a kutatóknak a kialakulásukról.
Az óriásbolygók a teóriák szerint kétféleképpen alakulhatnak ki: vagy úgy, hogy lassan szilárd magot építenek ki nehezebb elemekből, amely aztán magához vonzza a gázt, akárcsak a Naprendszer gázbolygóiról feltételezik, vagy úgy, hogy a gázrészecskék gyorsan egyesülnek masszív objektumokká egy fiatal csillag lehűlő korongjából, és így nagyrészt ugyanabból az anyagból állnak, mint maga a csillag. Az első folyamatot magakkréciónak, a másodikat pedig a korong-instabilitási folyamatnak nevezik. Ha a kutatóknak sikerül megfejteni, hogy melyik keletkezés a gyakoribb, az támpontokat adhat a más rendszerekben található bolygók típusainak megkülönböztetéséhez.
„Az ilyen jellegű kutatásoktól azt reméljük, hogy megérthetjük Naprendszerünket, az életet és saját magunkat más bolygórendszerekkel összehasonlítva, így kontextusba helyezhetjük létezésünket” – mondta Balmer. „Fényképeket akarunk készíteni más bolygórendszerekről, és megnézni, hogy azok mennyire hasonlók vagy különbözők a miénkhez képest. Ebből kiindulva megpróbálhatjuk megérezni, hogy mennyire furcsa a mi rendszerünk valójában – vagy mennyire szokványos.”
A közel 6000 eddig felfedezett exobolygó közül csak keveset sikerült közvetlenül leképezni, mivel még az óriásbolygók is sokkal halványabbak csillaguknál. A HR 8799 és az 51 Eridani képeit a Webb közeli infravörösben dolgozó NIRCam koronagráfja tette lehetővé, amely kitakarja a csillagok fényét, hogy felfedje az egyébként rejtett, körülöttük keringő égitesteket.
Ezen technológia révén a kutatók a bolygók által kibocsátott infravörös fény olyan hullámhosszait vizsgálhatták, amelyeket bizonyos gázok elnyelnek. A kutatók megállapították, hogy a HR 8799 négy bolygója több nehéz elemet tartalmaz, mint korábban gondolták.
„Más bizonyítékokkal is rendelkezünk, amelyek arra utalnak, hogy ez a négy HR 8799 bolygó az alulról felfelé építkező modell szerint keletkezett” – mondta Laurent Pueyo, a Space Telescope Science Institute (STScI) csillagásza, a kutatás másik vezetője. „Mennyire gyakori ez olyan bolygók esetében, amelyeket közvetlenül le tudunk képezni? Még nem tudjuk, de további Webb-megfigyeléseket javaslunk, hogy választ kapjunk erre a kérdésre.”
„Tudtuk, hogy a Webb képes mérni a külső bolygók színét a közvetlenül leképezett rendszerekben” – teszie hozzá Rémi Soummer, az STScI Russell B. Makidon Optikai Laboratóriumának igazgatója és a Webb koronagráf-műveletek korábbi vezetője. „Tíz éve várunk arra, hogy megerősítsük, hogy a teleszkóp finomhangolt megfigyelései lehetővé teszik a belső bolygók elérését is. Most már megvannak ezek az eredmények is, és érdekes vizsgálatokat végezhetünk velük.”
