Bezpośredni obraz odległego świata wykonany przez Webba
Po raz pierwszy astronomowie wykorzystali należący do NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do wykonania bezpośredniego zdjęcia planety spoza naszego Układu Słonecznego. Egzoplaneta jest gazowym olbrzymem, co oznacza, że nie posiada skalistej powierzchni i nie może nadawać się do zamieszkania.
Obraz widziany przez cztery różne filtry światła pokazuje, jak potężny wzrok Webba w podczerwieni może łatwo uchwycić światy poza naszym układem słonecznym, wskazując drogę do przyszłych obserwacji, które ujawnią więcej informacji niż kiedykolwiek wcześniej o egzoplanetach.
„To jest transformujący moment, nie tylko dla Webba, ale także dla astronomii ogólnie”, powiedział Sasha Hinkley, profesor nadzwyczajny fizyki i astronomii na Uniwersytecie w Exeter w Wielkiej Brytanii, który prowadził te obserwacje z dużą międzynarodową współpracą. Webb jest międzynarodową misją prowadzoną przez NASA we współpracy z partnerami, ESA (Europejska Agencja Kosmiczna) i CSA (Kanadyjska Agencja Kosmiczna).
Egzoplaneta na obrazie Webba, zwana HIP 65426 b, jest około sześć do 12 razy większa od masy Jowisza, a te obserwacje mogą pomóc zawęzić to jeszcze bardziej. Jest młoda jak planety – ma około 15 do 20 milionów lat, w porównaniu do naszej 4,5-miliardowej Ziemi.
Astronomowie odkryli planetę w 2017 roku za pomocą instrumentu SPHERE na Bardzo Dużym Teleskopie Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile i wykonali jej zdjęcia w krótkiej podczerwieni. Widok Webba, przy dłuższych falach podczerwonych, ujawnia nowe szczegóły, których teleskopy naziemne nie byłyby w stanie wykryć ze względu na nieodłączną podczerwoną poświatę ziemskiej atmosfery.
Naukowcy analizują dane z tych obserwacji i przygotowują pracę, którą złożą w czasopismach do recenzji. Jednak pierwsze uchwycenie egzoplanety przez Webba już teraz wskazuje na przyszłe możliwości badania odległych światów.
Ponieważ HIP 65426 b znajduje się około 100 razy dalej od swojej gwiazdy macierzystej niż Ziemia od Słońca, jest na tyle odległa od gwiazdy, że Webb może łatwo oddzielić planetę od gwiazdy na zdjęciu.
Kamera bliskiej podczerwieni (NIRCam) i instrument średniej podczerwieni (MIRI) Webba są wyposażone w koronagrafy, czyli zestawy małych masek, które blokują światło gwiazd, umożliwiając Webbowi wykonanie bezpośrednich zdjęć niektórych egzoplanet, takich jak ta. Nancy Grace Roman Space Telescope NASA, który ma wystartować jeszcze w tej dekadzie, zademonstruje jeszcze bardziej zaawansowany koronagraf.
„To było naprawdę imponujące, jak dobrze koronagrafy Webba pracowały, aby stłumić światło gwiazdy-gospodarza” – powiedział Hinkley.
Wykonanie bezpośrednich zdjęć egzoplanet jest wyzwaniem, ponieważ gwiazdy są o wiele jaśniejsze niż planety. Planeta HIP 65426 b jest ponad 10 000 razy słabsza od swojej gwiazdy w bliskiej podczerwieni i kilka tysięcy razy słabsza w średniej podczerwieni.
W każdym z filtrów planeta pojawia się jako nieco inaczej ukształtowana plama światła. Wynika to ze specyfiki układu optycznego Webba i tego, jak przekłada on światło przez różne układy optyczne.
„Uzyskanie tego obrazu czuło się jak kopanie kosmicznego skarbu” – powiedziała Aarynn Carter, badaczka postdoktorancka na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz, która kierowała analizą zdjęć. „Na początku wszystko co mogłem zobaczyć to światło od gwiazdy, ale dzięki starannemu przetwarzaniu obrazu byłem w stanie usunąć to światło i odkryć planetę”.
Chociaż nie jest to pierwsze bezpośrednie zdjęcie egzoplanety wykonane z kosmosu – Kosmiczny Teleskop Hubble’a uchwycił bezpośrednie obrazy egzoplanet już wcześniej – HIP 65426 b wskazuje drogę naprzód dla badań egzoplanet przez Webba.
„Myślę, że najbardziej ekscytujące jest to, że dopiero zaczęliśmy” – powiedział Carter. „Przed nami jeszcze wiele obrazów egzoplanet, które ukształtują nasze ogólne zrozumienie ich fizyki, chemii i powstawania. Być może odkryjemy nawet wcześniej nieznane planety”.
Źródło: NASA/Goddard Space Flight Center. Elizabeth Landau