Χάρη στο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), αστρονόμοι ανακάλυψαν ένα πλανητικό σύστημα που περιφέρεται γύρω από ένα νεαρό άστρο σε απόσταση 300 ετών φωτός. Οι δύο πλανήτες του συστήματος, YSES-1 b και YSES-1 c, είναι γεμάτοι με χονδρόκοκκο, τραχύ και υλικό πυριτίας.
James Webb: Ένα παράθυρο στο παρελθόν του ηλιακού μας συστήματος
Οι αστρονόμοι δηλώνουν ότι αυτή η ανακάλυψη γύρω από ένα άστρο μόλις 16,7 εκατομμυρίων ετών μπορεί να μας δώσει ενδείξεις για το πώς σχηματίστηκαν οι πλανήτες και οι δορυφόροι του ηλιακού μας συστήματος ηλικίας 4,6 δισεκατομμυρίων ετών. Δεδομένου ότι και οι δύο πλανήτες είναι γίγαντες αερίων, μπορεί να προσφέρουν στους αστρονόμους την ευκαιρία να μελετήσουν την εξέλιξη πλανητών όπως ο Δίας και ο Κρόνος σε πραγματικό χρόνο.
«Η παρατήρηση νεφών από πυριτικά άλατα, που είναι στην ουσία σύννεφα άμμου, στις ατμόσφαιρες εξωπλανητών είναι σημαντική επειδή μας βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα πώς λειτουργούν οι ατμοσφαιρικές διεργασίες και πώς σχηματίζονται οι πλανήτες, ένα θέμα που ακόμη συζητείται καθώς δεν υπάρχει συμφωνία στα διάφορα μοντέλα», δήλωσε η Βαλεντίνα Ντ’Οράτσι από το Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής (INAF).
«Η ανακάλυψη αυτών των νεφών άμμου, που παραμένουν σε ύψος χάρη σε έναν κύκλο εξάχνωσης και συμπύκνωσης παρόμοιο με αυτόν του νερού στη Γη, αποκαλύπτει πολύπλοκους μηχανισμούς μεταφοράς και σχηματισμού στην ατμόσφαιρα. Αυτό μας επιτρέπει να βελτιώσουμε τα μοντέλα μας για το κλίμα και τις χημικές διεργασίες σε περιβάλλοντα πολύ διαφορετικά από εκείνα του ηλιακού μας συστήματος, επεκτείνοντας έτσι τη γνώση μας για αυτά τα συστήματα».
Κατασκευάζοντας έναν «πύργο από άμμο»
Ένας από αυτούς τους εξωπλανήτες, ο YSES-1 c, έχει μάζα περίπου 14 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Δία. Στον YSES-1 c, αυτό το πυριτικό υλικό βρίσκεται σε σύννεφα στην ατμόσφαιρά του, τα οποία του δίνουν μια κοκκινωπή απόχρωση και δημιουργούν βροχές άμμου που πέφτουν προς τον πυρήνα του.
Με ήδη εξαπλάσια μάζα από τον Δία, ο υπό διαμόρφωση «πλανήτης-πύργος από άμμο» YSES-1 b περιβάλλεται από ένα πεπλατυσμένο νέφος ή «κυκλοπλανητικό δίσκο» που του παρέχει τα υλικά οικοδόμησης, περιλαμβανομένων των πυριτικών.
Δεν είναι μόνο η πρώτη άμεση παρατήρηση νεφών πυριτίου (συγκεκριμένα πυροξένιο πλούσιο σε σίδηρο ή ένας συνδυασμός μπριτζμανίτη και φορστερίτη) ψηλά στην ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη, αλλά και η πρώτη φορά που πυριτικά ανιχνεύονται σε κυκλοπλανητικό δίσκο.
Οι δυνατότητες του JWST δίνουν νέα οπτική στο σύμπαν
Το JWST κατάφερε να πραγματοποιήσει τόσο λεπτομερείς άμεσες παρατηρήσεις και των δύο πλανητών χάρη στις μεγάλες αποστάσεις στις οποίες περιφέρονται από το μητρικό τους άστρο, οι οποίες ισοδυναμούν με 5 έως 10 φορές την απόσταση μεταξύ του Ήλιου και του πιο απομακρυσμένου πλανήτη του, του παγογίγαντα Ποσειδώνα.
Αν και αυτή η τεχνική εξακολουθεί να περιορίζεται σε έναν μικρό αριθμό πλανητών πέρα από το ηλιακό σύστημα, αυτή η έρευνα αποδεικνύει την ικανότητα του JWST να παρέχει υψηλής ποιότητας φασματικά δεδομένα για εξωπλανήτες. Αυτό ανοίγει τη δυνατότητα μελέτης τόσο των ατμοσφαιρών όσο και των κυκλοπλανητικών περιβαλλόντων εξωπλανητών με πολύ μεγαλύτερη λεπτομέρεια.
«Μελετώντας αυτούς τους πλανήτες, μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα πώς σχηματίζονται γενικά οι πλανήτες, κάτι σαν να ρίχνουμε μια ματιά στο παρελθόν του ηλιακού μας συστήματος», πρόσθεσε η D’Orazi.
«Τα αποτελέσματα υποστηρίζουν την ιδέα ότι η σύνθεση των νεφών σε νεαρούς εξωπλανήτες και κυκλοπλανητικούς δίσκους παίζει καθοριστικό ρόλο στον καθορισμό της χημικής σύνθεσης της ατμόσφαιρας.
«Επιπλέον, αυτή η μελέτη αναδεικνύει την ανάγκη ύπαρξης λεπτομερών ατμοσφαιρικών μοντέλων για την ερμηνεία των δεδομένων παρατήρησης υψηλής ποιότητας που προέρχονται από τηλεσκόπια όπως το JWST».
Τα αποτελέσματα της ομάδας δημοσιεύτηκαν την Τρίτη (10 Ιουνίου) στο περιοδικό Nature, την ίδια ημέρα που παρουσιάστηκαν στη 246η συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Άνκορατζ της Αλάσκας και τα αναλύει ο Robert Lea.