Egy exobolygó légköre a Webb szemén át

A tőlünk mintegy 700 fényévre lévő WASP–39b jelű exobolygó légkörének összetételére és a benne lejátszódó kémiai folyamatokra utaló jeleket sikerült megmérni a Webb-űrteleszkóp segítségével. A bolygó a mi Szaturnuszunkhoz hasonló tömegű, de a Jupiternél is nagyobb átmérőjű, és közelebb kering a csillagához, mint a Merkúr a Naphoz. Valószínűleg mindig ugyanazzal az oldalával néz a csillaga felé – vagyis kötött tengelyforgású. Az Űteleszkóp Tudományos Intézet (STScI) híre szerint e bolygó az elsők közt volt, amelyeket a Webb a tudományos munkája megkezdésekor megfigyelhetett, és általa bizonyosodott be, hogy az űrteleszkóp teljesítménye valóban fantasztikus! Ez pedig előrevetíti a további vizsgálatok sikerét is, legyen szó más exobolygókról, vagy csillagokról.

A WASP–39b légköréről ugyan már a Hubble és a Spitzer is készített méréseket, amelyekből egyes összetevőkre fény derült, most azonban a légköri molekulák és gázok egész arzenálja tárult fel, és még azt is ki lehet következtetni, miféle felhők járják e bolygó egét: nem egybefüggő, hanem szakadozott felhőzete lehet. E felfedezés olyannyira összetett és annyi újdonságot tartalmaz, hogy öt tanulmányban foglalták össze a kutatók, ezek közül három hamarosan folyóirati közlésben jelenik meg, kettő még szakmai ellenőrzés alatt áll.

Eddig sosem fordult elő, hogy egy exobolygó légkörében kén-dioxidot találtak volna, e molekulát a csillag nagy energiájú sugárzása hatására létrejött fotokémiai reakciók hozzák létre – a földi légkörben az ózonpajzs létrejöttét köszönhetjük hasonló jellegű folyamatoknak. „Ez az első alkalom, hogy exobolygón fotokémiai, vagyis a csillag nagy energiájú fénye által indított reakciókat figyelhettünk meg.” – magyarázta Shan-Ming Tsai, a kén-dioxid légköri jelenlétét taglaló tanulmány vezető szerzője, az Oxfordi Egyetem kutatója. „Igencsak ígéretesnek tűnik az exobolygók légkörének megismeréséhez ez a küldetés.”

A kutatók fotokémiai számítógépes modellt is készítettek ahhoz, hogy meg tudják magyarázni az adatok mögötti fizikát, ebből pedig teljes technikai rendszer születhet, az exobolygók légköri jeleinek értelmezéséhez. „A bolygók csillaguk sugárözönében fürdenek és eközben átalakulnak, ezek az átalakulások a Földön az élet virágzásának lehetőségét adták meg” – mondta Natalie Batalha, a kutatási adatokat koordináló kaliforniai kutató.

Illusztráció a Webb megfigyelései alapján tapasztalt légköri összetételről.

Forrás: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Azzal, hogy a bolygó a csillagához nyolcad olyan közel kering, mint a Merkúr a Napunkhoz, egyúttal „élő laboratóriummá” is válik: segítségével felmérhetők azokat a folyamatok, amelyeket a sugárzás okoz, ez pedig a galaxisunk bolygóinak sokfélesége megértését is segíti.

A bolygó légkörben találtak még nátriumot, káliumot, vízpárát – igazolva a korábbi megfigyelések adatait. Találtak szén-monoxidot is, de a Webb adataiból hiányzott a metán és a hidrogén-szulfid, így ezek, ha jelen is vannak, csak rendkívül kis részét képezhetik a légkörnek.

Ezek az adatok arról is árulkodnak, milyen arányban fordulnak elő az egyes elemek, az arányok pedig a bolygó keletkezési körülményeiről vallanak. A WASP–39b kémiai arzenálja azt sejteti, hogy a bolygóóriás létrejöttéhez számos kisebb bolygócsíra egybeolvadása és ütközése vezetett el, és feltehetően a csillagától jóval távolabb jött létre, mint ahol most kering.

A Webb műszerei a feladat teljesítése során jócskán felülmúlták a kutatók elvárásait, ez pedig azt sejteti, hogy ezzel új korszak nyílik az exobolygók megismerésében.