Kosmiczne miejsce zbrodni na zdjęciu z teleskopu Webba. Tajemniczy chłody olbrzym

NASA opublikowała właśnie kolejne, absolutnie wyjątkowe odkrycie z teleskopu Jamesa Webba. Tym razem nie chodzi o spektakularną mgławicę czy zachwycającą panoramę kosmosu, ale o coś znacznie bardziej nieuchwytnego: egzoplanetę, która krąży wokół gwiazdy 60 lat świetlnych od Ziemi. Ten przypadek jest absolutnie wyjątkowy, bo po raz pierwszy udało się sfotografować planetę w tak bardzo „rozsypanym” systemie. I to jeszcze tak zimną.

14 Herculis c – tak nazywa się planeta, która stała się bohaterką najnowszego zdjęcia wykonanego przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). Na pierwszy rzut oka to tylko niewyraźna kropka. Ale za tą kropką kryje się historia niezwykła o ekstremalnie chłodnym świecie, dziwacznej orbicie i systemie planetarnym, który wygląda jak wynik kosmicznej katastrofy.

Pierwsze takie zdjęcie

Teleskop Webba nie powstał z myślą o robieniu „ładnych fotek”. Choć i takich dostarczył już wiele. To przede wszystkim najpotężniejsze narzędzie naukowe, jakie kiedykolwiek wyniesiono w kosmos.

I właśnie jego niewiarygodna czułość w zakresie podczerwieni pozwoliła dostrzec 14 Herculis c – planetę, która waży aż siedem razy więcej niż Jowisz, ale jej temperatura jej powierzchni to zaledwie -3 stopnie Celsjusza.

To czyni ją jedną z najzimniejszych planet, jakie kiedykolwiek udało się bezpośrednio sfotografować.

Gwiazda jak Słońce, ale układ totalnie inny

System, w którym krąży 14 Herculis c, jest przy tym niesamowicie dziwaczny. Gwiazda 14 Herculis przypomina nasze Słońce. Jest trochę chłodniejsza i mniej masywna, ale generalnie to znajomy typ. Ale jej planety? To już zupełnie inna historia.

Gwiazda 14 Herculis (przysłonięta gwiazdką) i planeta 14 Herculis c. Fot. NASA, ESA, CSA, STScI, William Balmer (JHU), Daniella Bardalez Gagliuffi (Amherst College)

Wokół tej gwiazdy krążą dwa znane obiekty: 14 Herculis b i 14 Herculis c. W odróżnieniu od Układu Słonecznego, gdzie wszystkie planety obracają się wokół Słońca mniej więcej w tej samej płaszczyźnie, tutaj orbity planet przecinają się pod kątem aż 40 stopni.

To jakby jedna planeta krążyła poziomo, a druga niemal pionowo. Astronomowie podkreślają, iż to pierwszy raz, gdy udało się zrobić zdjęcie planety w tak bardzo nieuporządkowanym systemie.

Skąd takie zamieszanie? Jedna z hipotez mówi, iż kiedyś była tam jeszcze trzecia planeta, która została wyrzucona z układu w wyniku potężnego oddziaływania grawitacyjnego. Przyczyną mogło być bliskie spotkanie z innym układem, przelot samotnej gwiazdy itp. Takie zdarzenie mogło rozregulować układ i ustawić planety na skrajnie różnych orbitach.

To jak odkrywanie miejsca zbrodni sprzed miliardów lat. Patrzymy na ślady potężnych interakcji, które na zawsze zmieniły ten system planetarny – mówi William Balmer, współautor badania i doktorant z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.

Więcej na Spider’s Web:

Gdzie jest metan?

14 Herculis c krąży wokół swojej gwiazdy w odległości około 2,2 mld km. To mniej więcej 15 razy dalej od swojej gwiazdy niż Ziemia od Słońca. Jej orbita jest eliptyczna i wydłużona jak jajko albo.

Dzięki precyzyjnym pomiarom w zakresie długości fali 4,4 mikrona udało się nie tylko sfotografować planetę, ale też odczytać jej jasność, co pozwala na oszacowanie jej temperatury i składu atmosfery. I tu zaczyna się kolejna zagadka.

Dla planety o znanej masie i wieku naukowcy są w stanie przewidzieć, jak bardzo powinna być gorąca (czy raczej chłodna) dzisiaj. Ale 14 Herculis c jest ciemniejsza i chłodniejsza, niż powinna być. Co się dzieje?

Okazuje się, iż jej atmosfera może działać zupełnie inaczej, niż sądzono. Zamiast spodziewanego metanu, naukowcy wykryli obecność dwutlenku węgla (CO2) i tlenku węgla (CO) — gazów, które normalnie występują w cieplejszych warstwach atmosfery.

Jak się tam znalazły? Prawdopodobnie przez dynamiczne mieszanie atmosfery. Cząsteczki z głębokich, cieplejszych warstw są „wyrzucane” do chłodnych wyższych obszarów.

Nowy rozdział astronomii

To, co do tej pory było niemożliwe – bezpośrednie obrazowanie zimnych i starych egzoplanet, staje się możliwe dzięki teleskopowi Jamesa Webba. 14 Herculis c to dopiero początek.

Naukowcy mają nadzieję, iż uda się znaleźć więcej takich planet, które nie są ani gorące, ani młode, ale przez cały czas mogą zdradzić sekrety powstawania całych układów planetarnych.