Telescopul Spațial James Webb (JWST) a dezvăluit prezența unor nori neobișnuiți de sare în atmosfera celebrului „Planete Roz”, oferind astfel răspunsuri la misterele unei lumi cunoscute ca fiind una dintre cele mai reci detectate până acum.
Astronomii au reușit în sfârșit să descifreze secretele acestei planete, aflată la 57 de ani lumină distanță, care a stârnit curiozitatea științifică timp de peste un deceniu. Cu ajutorul telescopului James Webb, cercetătorii au descoperit că atmosfera sa conține vapori de apă, metan, dioxid de carbon, amoniac și, în premieră confirmată direct într-un astfel de obiect, nori salini.
Această ilustrație artistică prezintă „Planeta Roz”, sau GJ 504 b, orbitând steaua sa gazdă. Astronomii suspectează că obiectul are o nuanță rozalie din cauza vârstei sale considerabile (între 2,5 și 4 miliarde de ani) și a temperaturii scăzute.
O echipă de cercetători de la Northwestern University a identificat o caracteristică neobișnuită în jurul acestei planete enigmatice: un cer plin de nori salini. Timp de mai bine de zece ani, această lume străveche, recunoscută pentru aura sa rozalie, a rămas unul dintre marile mistere ale astronomiei. Fiind unul dintre cele mai reci obiecte de masă planetară imaginate vreodată direct, este atât de slab încât oamenii de știință s-au luptat să îi analizeze lumina de pe Pământ.
Acum, observațiile realizate cu Telescopul Spațial James Webb (JWST) au scos la iveală o atmosferă bogată în chimicale exotice și nori diferiți de orice au fost observați anterior. Aceste descoperiri oferă primele dovezi directe că norii salini pot exista în atmosfera unui obiect planetar rece, confirmând o predicție făcută de oamenii de știință acum mai bine de 15 ani. Rezultatele subliniază, de asemenea, capacitatea JWST de a studia lumi extrem de reci și slabe, inaccesibile observatoarelor terestre.
Studiul a fost publicat pe 18 iunie în The Astronomical Journal. „Planeta Roz este cel mai rece companion descoperit vreodată cu instrumente terestre”, a declarat Aneesh Baburaj de la Northwestern, coordonatorul studiului. „Multe echipe din întreaga lume au efectuat observații de urmărire pentru a-i studia lumina, dar era prea slabă pentru instrumentele terestre. Acest lucru a făcut-o o țintă perfectă pentru JWST. Când am obținut în sfârșit spectrul său, a părut imediat interesant. Dar odată ce am început să săpăm mai adânc în date, ne-am dat seama că nu seamănă cu nimic din ce analizasem înainte.”
Baburaj, un cercetător specializat în exoplanete, este asociat postdoctoral la Centrul pentru Explorare Interdisciplinară și Cercetare în Astrofizică (CIERA) al Northwestern. Proiectul a implicat și oameni de știință de la Institutul de Știință al Telescopului Spațial (STScI), inclusiv Marshall Perrin, care a conceput programul de observație pentru obiect.
O Lume Rece, cu o Identitate Incertă
Descoperită în 2013, Planeta Roz, cunoscută oficial ca GJ 504 b, orbitează o stea asemănătoare Soarelui, la aproximativ 57 de ani lumină de Pământ. În ciuda poreclei sale, cercetătorii nu sunt siguri dacă este, de fapt, o planetă. Cu o masă de aproximativ 25 de ori mai mare decât a lui Jupiter, GJ 504 b se află la limita dintre planetele gigantice și piticele brune. Datorită acestei ambiguități, astronomii o clasifică drept un „companion de masă planetară”, un obiect cu masă asemănătoare unei planete care orbitează o stea.
Temperatura sa scăzută a adăugat la intrigă. Majoritatea exoplanetelor imaginate direct au temperaturi cuprinse între aproximativ 540 și 1100 de grade Celsius. În comparație, GJ 504 b are doar aproximativ 290 de grade Celsius, similară cu temperatura din interiorul unui cuptor de copt pâine.
Potrivit lui Baburaj, vârsta obiectului ajută la explicarea răcirii sale relative. Planetele gigantice își încep viața extrem de fierbinți și se răcesc treptat pe parcursul a miliarde de ani. Noua cercetare estimează că GJ 504 b are între 2,5 și 4 miliarde de ani.
James Webb Dezvăluie Spectrul Planetei
Pentru a investiga obiectul, Baburaj și colegii săi au folosit JWST pentru a colecta lumina sa slabă. Ei au aplicat apoi tehnici avansate de procesare pentru a elimina strălucirea de la steaua gazdă, mult mai luminoasă. Această abordare a permis echipei să obțină spectrul companionului, care separă lumina în culorile sale componente. Deoarece elementele și moleculele diferite lasă semnături unice într-un spectru, oamenii de știință pot folosi aceste informații pentru a determina compoziția unei atmosfere.
„În trecut, alți astronomi au observat companionul timp de o noapte întreagă cu unele dintre cele mai mari telescoape din lume pentru a obține un spectru”, a spus Baburaj. „Și nu puteau vedea obiectul. Cu JWST, întreaga noastră observație a durat aproximativ două ore și am avut succes.”
Norii de Sare Soluționează un Mister Vechi
Observațiile au relevat o atmosferă ce conține vapori de apă, metan, dioxid de carbon, amoniac și alte molecule. Când cercetătorii au încercat să recreeze atmosfera folosind modele computerizate, s-au confruntat cu o problemă. Observațiile puteau fi potrivite doar cu condiții atmosferice care nu păreau fizic realiste.
Soluția a apărut atunci când echipa a adăugat nori în modele. Odată ce norii au fost incluși, inconsistențele ciudate au dispărut. Rezultatele sugerează că norii salini ascund straturi mai adânci ale atmosferei și influențează lumina care ajunge în cele din urmă la JWST.
„Am rulat simulări cu nori, iar rezultatele s-au aliniat cu ceea ce știm despre planetele reci”, a declarat Baburaj. „Am încercat trei tipuri diferite de nori, iar norii salini s-au potrivit cel mai bine. Când am luat în considerare norii salini, aceștia au atenuat semnătura moleculelor ascunse mai adânc în atmosfera companionului. Atunci, rezultatele au devenit fizic posibile.”
Spectrul indică, de asemenea, că GJ 504 b ar putea conține o cantitate neobișnuit de mare de elemente grele, denumite adesea de astronomi „metale”. Cu toate acestea, rămân întrebări cu privire la modul în care s-a format obiectul. Dovezile actuale sugerează că ar fi putut apărea fie prin procese care creează planete, fie prin procese care formează stele mici.
O Nouă Modalitate de a Studia Lumile Străine Reci
Baburaj crede că metodele dezvoltate pentru acest studiu ar putea ajuta oamenii de știință să investigheze alte obiecte planetare reci și slabe. Jupiter, de exemplu, conține nori formați din gheață de amoniac. Deși instrumentele actuale nu pot studia încă acele straturi de nori în același detaliu, detectarea norilor salini în jurul GJ 504 b sugerează că astronomii se apropie de acest obiectiv.
„Aceasta este prima dată când am descoperit că norii salini sunt critici pentru explicarea spectrului unui obiect”, a spus Baburaj. „Este un memento bun să luăm în considerare norii în modelele noastre.”
Studiul, „JWST-TST High Contrast: First Direct Spectroscopy of GJ 504 b Reveals Clouds and Possible Metal Enrichment”, a fost susținut de NASA (acordul numărul 80NSSC20K0586).