Revoliuciniai atradimai: JWST tiesiogiai užfiksavo mažiausią egzoplanetą istorijoje

JWST tiesioginė stebėsena: iki šiol mažiausia užfiksuota egzoplaneta

Egzoplanetų tyrimų srityje – ryžtingas proveržis: NASA James Webb kosminis teleskopas (JWST) pirmąkart tiesiogiai užfiksavo iki šiol mažiausią už Saulės sistemos ribų esančią planetą. Ši naujai atrasta egzoplaneta, pavadinta TWA-7b, sukasi aplink jauną žvaigždę, esančią maždaug už 111 šviesmečių nuo Žemės. Tai itin svarbus pasiekimas mūsų siekyje suprasti planetas už mūsų Saulės sistemos ribų.

Mokslinis kontekstas: naujas tiesioginio egzoplanetų vaizdinimo standartu

Iki šiol dauguma beveik 6 000 patvirtintų Paukščių Tako egzoplanetų buvo aptiktos netiesioginiais būdais – pavyzdžiui, stebint žvaigždės šviesos pritemimą planetai praskrendant priekyje ar analizuojant žvaigždės judesio pokyčius, kuriuos lemia planetos gravitacinis poveikis. Tiesiogiai stebėti ir atskirti pačios planetos šviesą – itin sudėtinga užduotis, nes egzoplanetos dažnai būna labai blankios ir arti savo žvaigždžių. Iki šiol mokslininkai tiesiogiai užfiksavo tik apie 80 egzoplanetų, dauguma jų – kur kas masyvesnės už Jupiterį.

TWA-7b tapo nauju rekordu. Ši šalta dujinė milžinė, kuri masė siekia vos trečdalį Jupiterio (arba apie 100 Žemės masių), yra lengviausia tiesiogiai užfiksuota egzoplaneta žmonijos istorijoje. Jos orbita aplink raudonąją nykštukę TWA-7 žvaigždę yra net 52 kartus toliau nei Žemė nuo Saulės – tokioje pačioje atstumo zonoje kaip ir Kuiperio juosta mūsų Saulės sistemoje, gerokai už Plutono ribų.

JWST MIRI instrumentas ir stebėjimų proveržis

Atradimui vadovavo astronomė Anne-Marie Lagrange su komanda iš Paryžiaus observatorijos. Jie pilnai pasinaudojo JWST galingu Mid-Infrared Instrument (MIRI) prietaisu. Ši technologija atvėrė naujas galimybes tiesioginiam mažesnės masės nei Jupiteris egzoplanetų stebėjimui.

Savo publikuotuose rezultatuose tyrėjai pažymėjo, kad TWA-7b pratęsia tiesioginės vaizdinės stebėsenos ribas iki objektų, kurių masė bent 10 kartų mažesnė nei anksčiau tiesiogiai stebėtų egzoplanetų – o esant tam tikroms sąlygoms, net iki 25–30 Žemės masių. Tai didelis žingsnis į priekį egzoplanetų paieškos ir detektavimo technologijoje, ir JWST įtvirtina savo lyderystę mažesnių bei tolimų planetų už kitų žvaigždžių ribų tyrimuose.

Planetų formavimosi įžvalgos jaunose sistemose

TWA-7 – jauna žvaigždė, vos 6,4 milijonų metų amžiaus, dar išlaikiusi protoplanetinį dujų ir dulkių diską, kuris maitino jos formavimosi procesą. Šiame diske gimsta planetos – sukantis aplink žvaigždę, medžiaga pradeda telktis ir ilgainiui formuoja pilnavertes planetas. Joms besiformuojant, jos sukuria spragas ir žiedus diske – panašiai kaip Saturno žiedų struktūrą formuoja jų palydovai.

JWST pateikti duomenys yra išskirtinės raiškos – pirmą kartą astronomai ne tik aptiko planetą protoplanetiniame diske, bet ir pradėjo patvirtinti teorines prielaidas apie ankstyvųjų planetų sąveiką su jas supančia medžiaga. TWA-7 sistemos orientacija – jos sukimosi ašis nukreipta tiesiai į Žemę – suteikė galimybę aiškiai išskirti diską su trimis skirtingais žiedais. Tyrėjai, stebėję spragas žieduose, aptiko neryškų šviesos šaltinį, esantį 1,5 lanko sekundės nuo TWA-7 žvaigždės – būtent šis signalas identifikuotas kaip šalta, sub-Jupiterio masės egzoplaneta TWA-7b. Pirmoji analizė rodo, kad jos masė yra artima Saturno masei.

Poveikis egzoplanetų mokslui ir būsimi tyrimai

Sėkmingas TWA-7b vaizdinis stebėjimas parodė JWST lemiamą vaidmenį plečiant planetologijos ribas. Skirtingai nei temperatūros ar atmosferos analizės netiesioginiais būdais, tiesioginis vaizdinimas atveria galimybes ištirti planetų atmosferos ir vidaus savybes tokiu lygiu, kokio anksčiau nepasiekiame.

Tyrimų komanda pažymi, kad TWA-7b yra idealus objektas tolesniems tyrimams, ypač kuriant modelius apie jaunų planetų dinaminę sąveiką su likusia disko medžiaga. Dėl didelio atstumo nuo žvaigždės ši egzoplaneta puikiai tinka tiesioginei spektrinei analizei. Ateities stebėjimai gali atskleisti daugiau informacijos apie jos atmosferą, sudėtį, temperatūrą (šiuo metu vertinama – apie 320 kelvinų) ir vidinę sandarą. Šie duomenys leis lyginti planetą su mūsų sistemos milžinėmis ir gilins supratimą apie planetų formavimosi bei įvairovės dėsningumus.

Kaip teigia dr. Lagrange komanda: „JWST Mid-Infrared Instrument pradėjo naują epochą tyrinėjant subjupiterio masės planetas tiesioginiu vaizdinimu.“ Jų vertinimu, TWA-7b atradimas – tik pirmas žingsnis, nes JWST gebėjimai galės atskleisti dar mažesnes ir šaltesnes, iki šiol nepasiekiamas egzoplanetas.

Išvada

James Webb kosminio teleskopo tiesiogiai užfiksuota egzoplaneta TWA-7b – reikšminga gairė egzoplanetų tyrimų istorijoje. Astronomai, užfiksavę mažiausią tiesiogiai stebėtą svetimą pasaulį, praplėtė žinomų planetų sistemų ribas ir atvėrė naujus kelius planetų kilmės bei įvairumo visatoje tyrimams. JWST sėkmė žymi naują atradimų laikotarpį, kuris žada dar gilesnį supratimą apie planetų formavimąsi ir raidą tiek mums pažįstamose, tiek dar neatrastose Visatos erdvėse.