A HIP 65426 b nevű bolygó mindössze 400 fényévnyire van tőlünk. A mellékelt képeken a csillagszimbólum a rendszer kitakart központi csillagának helyét jelöli, amely körül a bolygó kering. A James Webb NASA által közzétett első exobolygó-felvételén a fényes, pixeles paca egy Jupiternél hétszer nehezebb planétát jelöl. A kép és a mögötte álló adatok „egészen kiválóak”, mondja Aarynn Carter, a Kaliforniai Egyetem csillagásza, a Webb adatait elemző csapat egyik tagja.
A JWST több évtizednyi fejlesztés után tavaly decemberben indult útjára, hogy elfoglalja helyét a Nap–Föld-rendszer egyik gravitációsan stabil pontjában. Az űrtávcső a kicsomagolás és a kalibrálás után nyárra vált tudományos célokra használhatóvá. Azóta megfigyelt távoli galaxisokat, amelyek az univerzum hajnalán léteztek, lenyűgöző képeket rögzített a Jupiterről, és számos más eredményt is fel tud mutatni.
A csillagászok szerint a rendszer egyelőre tízszer jobban teljesít az exobolygók megfigyelésében, mint várták.
A most közzétett új kép, amelyhez egy tanulmány is társul, javarészt Sasha Hinkley, az Exeteri Egyetem asztrofizikusa és kollégái munkája. A kutatók a HIP 65426 nevű, gyorsan forgó csillagra irányították az űrtávcsövet, amelyről már korábban is tudták, hogy van bolygója. A planétát a chilei VLT SPHERE nevű műszerével detektálták 2017-ben. Hinkley csapata azért választotta ezt a célpontot, hogy kipróbálják és karakterizálják, mennyire képes a JWST megjeleníteni a bolygót.
A közvetlenül észlelt exobolygók száma egyelőre nagyon alacsony, mivel ezek többnyire elvesznek csillaguk fényében. A csillagászok eddig nagyjából két tucat bolygóról tudtak közvetlen képet rögzíteni, de a JWST 6,5 méteres, hexagonális főtükrével a közeljövőben várhatóan jelentősen megugrik majd az ilyen észlelések száma. A gigantikus főtükröt ugyanis nem zavarja a földi légkör, és a Nap sugárzása sem, így a halvány, infravörös célpontok megpillantásában lekörözheti a legnagyobb földi távcsöveket. „Nagyon ígéretes a helyzet” – mondja Bruce Macintosh asztrofizikus, a Kaliforniai Egyetemi Obszervatóriumok hivatalba lépő igazgatója.
Egy ifjú óriás
A HIP 65426 b „portréjának” elkészítéséhez a JWST koronográfjával kitakarta a rendszer központi csillagát. Az így blokkolt fény hiányában láthatóvá vált a csillag körül keringő bolygó, amely több ezerszer halványabb a csillagnál. „Mintha egy szentjánosbogarat kellene megjeleníteni egy reflektor közelében” – mondja Hinkley.
A HIP 65426 b nagyjából 100-szor messzebb kering csillagától, mint a Föld a Naptól, és 630 földi évig tart, amíg körbeér pályáján.
Ez megkönnyíti vizuális észlelését, ahogy a bolygó mérete is, hiszen a távolabb keringő, nagyobb méretű, tetemes belső hővel rendelkező planétát sokkal egyszerűbb elkülöníteni a csillag fényében, mint egy apró, hűvös, közeli kőzetbolygót. Az óriásibolygó jelentős hővel rendelkezik, mintegy 900 °C-os, köszönhetően annak, hogy nagyon új keletkezésű. Mindössze 14 millió éve formálódott, így még nem volt ideje kihűlni. „A hőmérséklete hasonló a gyertyalángéhoz” – mondja Beth Biller, az Edinburgh-i Egyetem csillagásza, a kutatócsoport egyik vezetője.
A JWST mérete és érzékenysége révén sokkal több fényt tudott detektálni a bolygóról, mint bármely korábbi műszer. Az új adatoknak köszönhetően Hinkley, Biller és a többiek képesek voltak pontosítani a bolygó tömegadatán, és azt hét jupitertömeg körülire lőtték be. Ez jelentősen kevesebb, mint a SPHERE adatai alapján készült korábbi becslés, amely 10 jupitertömeg volt. Az új adatokból a bolygó sugarát is megállapították, ez 1,4-szerese a Jupiterének.
A bolygó ezek alapján meglehetősen furcsa, a jelenlegi bolygóképződési modellek révén nehezen magyarázhatók meg a most mért mutatók. De ez nem baj, hiszen pontosan az ilyen észlelések segíthetnek a modellek pontosabbá tételében. Részletek így sem látszanak a bolygóból, bár az a szakértők szerint valószínűleg a Jupiterhez hasonlóan sávos képet mutat. A különböző sávok eltérő hőmérsékletű és összetételű légköri öveket jeleznek, és a légkörben foltok is elképzelhetők, amelyek viharokat rejtenek.
Az óriásbolygó jelen állapotában nem alkalmas az általunk ismert életre, de ennek ellenére is kiemelten érdekes, hiszen egy bolygóosztály titkai kínál bepillantást, amely a Naprendszer sorsában is meghatározónak bizonyult. A Jupiter a szakértők szerint kulcsszerepet játszhatott saját rendszerünk alakításában, és talán a földi élet kialakulásában is. Így nagyon izgalmas azt vizsgálni, hogyan viselkednek a hasonló bolygók más rendszerekben, mondja Macintosh.
Mivel a JWST a vártnál is stabilabban viselkedik, a szakértők azt remélik, hogy ennél sokkal kisebb, akár egyharmad jupitertömegű exobolygókról is képes lesz közvetlen felvételeket készíteni.
A Neptunuszhoz és az Uránuszhoz hasonló bolygókat eddig még sosem sikerült közvetlenül megfigyelni egy másik naprendszerben, így a szakértők joggal izgatottak az eddigi eredmények láttán. Ezen észlelésekben kulcsszerep jut majd a most is használt koronográfjának. Hinkley szerint legalább több tucatnyi hasonló észlelés várható a James Webb pályafutásának évégéig, de ő maga ennél is több, több száz felvételben reménykedik.
Távoli egek
Az exobolygó képe mellett Hinkley csapata a napokban arról is beszámolt, hogy izgalmas molekulákat detektáltak egy gyanított barna törpe, egy bolygók és csillagok közé eső objektum légkörében. Az égitest egy másik csillag körül kering, csaknem 20-szor nehezebb a Jupiternél, és pont az alatt a határ alatt van, ahol a magfúzió tartósan beindulhatnak a magjában, ami már csillaggá tenné.
A James Webb űrtávcső spektroszkópjával vizet, metánt, szén-dioxidot és nátriumot azonosított a légkörben, példátlan részletességgel tárva fel annak összetételét.
Ráadásul szilícium-dioxidból álló felhőket is detektált, amelyek létezését feltételezték a hasonló égitesteken, de megerősíteni mostanáig nem sikerült. Hinkley elmondása szerint ez az eddigi legrészletes spektrum, amit a csillagkategória alatt valaha mértek.
A felfedezésekkel újabb fontos részletekkel gazdagodott a James Webb már eddig is lenyűgöző eredményeinek listája. Egy másik kutatócsoport pár napja jelentette be, hogy a JWST segítségével szén-dioxidot azonosítottak a WASP-39 b jelű exobolygó légkörében, amely 650 fényévre van a Földtől. A gázt korábban sosem detektálták exobolygón. Ugyanez a csapat két másik óriás exobolygót is vizsgál az űrtávcsővel, ezen észlelések eredményei a következő hónapokban várhatók, és remélhetőleg fontos információkkal egészítik ki a gázóriásokkal kapcsolatos eddigi képet.
Az ilyen megfigyelések folyamatosan bővítik azt a „vegyi katalógust”, amely a JWST által észlelhető anyagokat tartalmazza, amelyeket akár a Földhöz hasonló exobolygók légkörében is detektálni tud majd az űrtávcső.
Más kutatócsoportok már meg is kezdték az ilyen világok vizsgálatát az űrtávcsővel, hiszen többen is használják azt a TRAPPIST-1 rendszer tanulmányozására.
A közeli rendszert pár éve fedezték fel a csillagászok, és rendkívül érdekesnek találták, hiszen abban egy vörös törpe körül hét Földhöz hasonló bolygó is kering, több közülük a csillag élhető zónájában. Vagyis elvileg létezhet folyékony víz a felszínükön, és az élet jelenléte sem kizárható. Bár a JWST nem lesz képes hasonló, közvetlen képet készíteni ezekről a bolygókról, a légkörüket meg tudja vizsgálni spektroszkópjával, és az atmoszférák összetétele nagyon izgalmas dolgokat tárhat fel azzal kapcsolatban, hogy mi folyik a planéták felszínén, mondják a szakértők.
