Astronómia urobila ďalší krok v štúdiu vzdialených svetov vďaka bezprecedentnému zachyteniu: Vesmírny ďalekohľad james Webb sa podarilo priamo odfotografovať studenú exoplanétu nachádzajúcu sa práve 12 svetelných rokov Zeme. Ide o Epsilon Indi Ab, plynnú obriu planétu, ktorá nám vďaka svojim charakteristikám umožňuje nahliadnuť do evolučnej histórie našej vlastnej slnečnej sústavy s presnosťou, aká sa predtým nedosiahla.
Pri tejto príležitosti výskumníci použili pokročilý koronograf tohto nástroja MIRI (stredné infračervené žiarenie), aby oddelil svetlo planéty od oslepujúcej svietivosti jej hostiteľskej hviezdy Epsilon Indi A. Výsledkom je najostrejší a najdetailnejší obraz takejto skvelej exoplanéty, aký bol kedy získaný, míľnik, ktorý je možný len s Webbovou priekopníckou technológiou.
Objav Epsilon Indi Ab Nie je to dôležité len kvôli svojej blízkosti k Zemi, ale aj kvôli svojej vzácnosti: planét tohto typu s takými nízkymi teplotami, ktoré bolo možné priamo pozorovať, je v aktuálnom rekorde sotva niekoľko desiatok.
Nezvyčajný portrét: Epsilon Indi Ab, najviac študovaná studená exoplanéta
Planéta Epsilon Indi Ab už roky fascinuje vedeckú komunitu. Jeho existencia bola známa prostredníctvom nepriamych meraní, najmä prostredníctvom techniky radiálnej rýchlosti, ktorá zisťuje drobné kolísanie hviezdy spôsobené gravitáciou masívnej planéty. Doteraz to však nikto nemohol priamo pozorovať.
Pomocou citlivosti MIRI, James Webb zachytil infračervené svetlo vyžarované samotnou Epsilon Indi Ab. Táto stratégia je kľúčová pre detekciu studených planét, ktorých zvyškové teplo už nestačí vyžarovať vo viditeľnom, ale môže byť odhalené v strednej infračervenej oblasti. Obrázok ukazuje bodové telo, ktoré nie je rozlíšené na disku, kde sa svetlo s veľkosťou 10,6 mikrónov zobrazuje v modrých tónoch a svetlo s veľkosťou 15,5 mikrónov sa zobrazuje v oranžových tónoch. Poloha primárnej hviezdy je označená, hoci jej svetlo bolo eliminované koronografom.
Výsledok je dvojnásobný: nielen potvrdzuje existenciu planéty a jej základné vlastnosti, ale umožňuje aj porovnanie jej atmosférických vlastností s charakteristikami plynných obrov v našej slnečnej sústave.
S odhadovanou teplotou len 2 stupne Celzia Epsilon Indi Ab – prakticky na rovnakej úrovni ako tekutá voda na Zemi – je jednou z chladných exoplanét s najpriamejšími a najpodrobnejšími pozorovaniami. To z neho robí základnú referenciu pre štúdium atmosfér bohatých na zlúčeniny, ako je metán, oxid uhoľnatý a oxid uhličitý, ktoré by mohli byť prítomné vo veľkých množstvách a podstatne modifikovať absorpčný profil svetla, ktoré k nám prichádza.
Prírodné laboratórium na pochopenie vývoja planetárnych systémov
Hviezda Epsilon Indi A, hostiteľ tejto exoplanéty, je oranžový trpaslík o niečo chladnejší a má podobný vek ako naše Slnko. To, že taká masívna a studená planéta obieha hviezdu tohto typu, ponúka astronómom možnosť Skúmajte procesy formovania planét a vývoja atmosféry v kontextoch, ktoré sú veľmi podobné, a predsa vzdialené od tých našich..
Podľa výskumníka Caroline Morley (University of Texas at Austin), doteraz bola prítomnosť Epsilon Indi Ab odvodená len nepriama analýza. Jeho výber ako prioritný cieľ pre teleskop Jamesa Webba bol reakciou na očakávanie nájdenia planéty „podobnejšej Jupiteru ako ktorákoľvek iná doteraz odfotografovaná“.
hlavný autor, Elisabeth Matthewsová (Inštitút Maxa Plancka pre astronómiu, Nemecko) poukazuje na to, že väčšina exoplanét, ktoré boli doteraz priamo pozorované, boli mladé horúce telesá. „Keď sa planéty počas svojho života ochladzujú a zmršťujú, stávajú sa oveľa menej svietivými a ťažšie sa študujú,“ vysvetľuje Matthews. Toto je jedna z hlavných výziev pre zrelá astrofyzika exoplanét.
Epsilon Indi Ab je preto vzácnou príležitosťou preskúmať plynného obra v pokročilom evolučnom štádiu, podobne ako majú väčšie telesá v našej vlastnej slnečnej sústave.
Pre odborníkov je najzaujímavejšia možnosť analyzovať zloženie atmosféry presne. Epsilon Indi Ab je len asi o 100 stupňov teplejší ako Jupiter a Saturn, čo umožňuje porovnanie rozsiahlych procesov ochladzovania, kontrakcie a čistenia atmosféry. Okrem toho v porovnaní s voľne plávajúcimi hnedými trpaslíkmi je Epsilon Indi Ab ešte chladnejšia, čo nám umožňuje študovať, do akej miery súčasné modely odrážajú pozorovanú realitu.
Prekvapuje to aj samotných vedcov
Hoci prítomnosť Epsilon Indi Ab bola predpovedaná podľa vzorov radiálnej rýchlosti jej hviezdy, jeho skutočné parametre tým zmiatli. Ukázalo sa, že planéta má – podľa pozorovaní Webba – takmer dvojnásobok očakávanej hmotnosti, obieha o niečo ďalej od svojej hviezdy a opisuje inú obežnú dráhu, než sa pôvodne predpokladalo. Tento rozpor medzi teoretickými predpoveďami a priamymi meraniami zdôrazňuje zložitosť planetárnych systémov a potrebu študovať viac terénnych prípadov so skutočnými údajmi.
Tím tiež poukazuje na určitú zvláštnosť atmosféry, ktorá sťažuje interpretáciu údajov. Podľa počiatočných analýz je Epsilon Indi Ab menej jasný, ako sa očakávalo pri kratších vlnových dĺžkach, čo by mohlo byť spôsobené atmosféra silne zaťažená metánom a inými absorbujúcimi plynmi alebo hustá oblačnosť. Toto správanie, neobvyklé pre planéty s podobnými charakteristikami, otvára nové smery výskumu chemických a fyzikálnych procesov, ktoré riadia planetárne atmosféry v extrémnych teplotných podmienkach.
V súčasnosti má skupina obmedzené fotometrické merania a budú potrebné ďalšie spektroskopické pozorovania, aby sa presne určilo, ktoré zložky dominujú v atmosfére a ako ovplyvňujú tok žiarenia.
