Metan i dwutlenek węgla odkryty w atmosferze K2-18 b
Nowe badania przeprowadzone przez JWST na K2-18 b ujawniły obecność metanu i dwutlenku węgla w atmosferze egzoplanety.
Wizja artystyczna pokazująca, jak mogłaby wyglądać egzoplaneta K2-18 b na podstawie danych naukowych. Ilustracja: NASA, CSA, ESA, J. Olmsted (STScI), Dane naukowe: N. Madhusudhan (Cambridge University)
Nowe badania przeprowadzone przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba na egzoplanecie K2-18 b, która jest 8,6 razy masywniejsza od Ziemi, ujawniły obecność w atmosferze cząsteczek zawierających węgiel, takich jak metan i dwutlenek węgla. To odkrycie Webba uzupełnia ostatnie badania, które sugerują, że K2-18 b może być egzoplanetą typu Hycean, co oznacza, że może posiadać atmosferę bogatą w wodór oraz powierzchnię pokrytą oceanami wodnymi.
Pierwsze spojrzenie we właściwości atmosferyczne tej egzoplanety znajdującej się w ekosferze uzyskano dzięki obserwacjom za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, co skłoniło do dalszych badań, które od tego czasu zmieniły nasze zrozumienie tego układu.
K2-18 b jest egzoplanetą krążącą wokół chłodnego czerwonego karła K2-18, oddalonego o 120 lat świetlnych znajdującego się w ekosferze, w konstelacji Lwa. Ta egzoplaneta, o rozmiarach pomiędzy Ziemią a Neptunem, nie przypomina żadnej planety z naszego Układu Słonecznego. Brak podobnych planet w naszym sąsiedztwie oznacza, że te pod-Neptuny są wciąż słabo poznane, a ich atmosfery stanowią przedmiot aktywnej debaty wśród astronomów.
Sugestia, że egzoplaneta pod-Neptun K2-18 b może być planetą hyceańską, jest niezwykle intrygująca. Niektórzy astronomowie uważają, że tego rodzaju planety stanowią obiecujące środowiska do poszukiwania dowodów na istnienie życia poza Ziemią.
Nasze odkrycia podkreślają znaczenie uwzględnienia różnorodnych środowisk zdatnych do zamieszkania w poszukiwaniu życia w innych miejscach – wyjaśnił Nikku Madhusudhan, astronom z University of Cambridge i główny autor artykułu ogłaszającego te wyniki. Tradycyjnie poszukiwanie życia na egzoplanetach koncentrowało się głównie na mniejszych planetach skalistych, ale większe światy hyceańskie znacznie bardziej sprzyjają obserwacjom atmosfery.
Obfitość metanu i dwutlenku węgla oraz niedobór amoniaku potwierdzają hipotezę, że pod atmosferą bogatą w wodór egzoplaneta K2-18 b może posiadać wodny ocean. Te wstępne obserwacje za pomocą Webba umożliwiły również wykrycie cząsteczki znanej jako siarczek dimetylu (DMS). Na Ziemi ta substancja jest wytwarzana wyłącznie przez życie. Większość DMS obecnych w ziemskiej atmosferze jest emitowana przez fitoplanktony w środowiskach morskich.
Wnioskowanie o obecności DMS jest mniej wiarygodne i wymaga dalszej weryfikacji. Nadchodzące obserwacje Webba powinny być w stanie potwierdzić, czy DMS jest rzeczywiście obecny w atmosferze K2-18 b na znaczących poziomach – wyjaśnił Madhusudhan.
Chociaż K2-18 b leży w ekosferze i obecnie wiadomo, że zawiera cząsteczki węgla, nie musi to oznaczać, że na planecie może istnieć życie. Duży rozmiar planety, której promień jest 2,6 razy większy niż promień Ziemi, oznacza, że wnętrze planety prawdopodobnie zawiera duży płaszcz lodu pod wysokim ciśnieniem, podobnie jak Neptun, ale z cieńszą atmosferą bogatą w wodór i powierzchnią oceanu. Przewiduje się, że światy hyceańskie mają oceany wody. Jednak możliwe jest również, że ocean jest zbyt gorący, aby nadawał się do zamieszkania lub był płynny.
Chociaż ten rodzaj planety nie istnieje w naszym Układzie Słonecznym, pod-Neptuny są najczęstszym rodzajem planet znanych do tej pory w Galaktyce – wyjaśnił członek zespołu Subhajit Sarkar z Uniwersytetu w Cardiff. Uzyskaliśmy jak dotąd najbardziej szczegółowe widmo pod-Neptuna znajdującego się w ekosferze, co pozwoliło nam ustalić cząsteczki występujące w jego atmosferze.
Charakteryzowanie atmosfer planet pozasłonecznych, takich jak K2-18 b – czyli identyfikacja występujących w nich gazów i warunków fizycznych – jest bardzo aktywnym obszarem w astronomii. Jednak planety te są przyćmione – dosłownie – przez blask ich znacznie większych gwiazd macierzystych, co sprawia, że badanie atmosfer egzoplanet jest szczególnie trudne.
Zespół skonfrontował się z tym wyzwaniem poprzez analizowanie światła pochodzącego z gwiazdy macierzystej K2-18 b, które przechodziło przez atmosferę tej egzoplanety. K2-18 b jest egzoplanetą tranzytującą, co oznacza, że jesteśmy w stanie zaobserwować spadek jasności gwiazdy, gdy planeta przechodzi przed tarczą swojej gwiazdy macierzystej. Właśnie dzięki temu tranzytowi egzoplaneta została odkryta w 2015 roku w ramach misji K2. W trakcie tranzytu niewielka część światła gwiazdy przechodzi przez atmosferę egzoplanety, zanim dotrze do teleskopów. Ten proces pozostawia ślady, które astronomowie są w stanie zidentyfikować i połączyć, aby określić skład gazowy atmosfery egzoplanety.
Wyniki zespołu zostały zaakceptowane do publikacji w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.
Zespół ma teraz plany dotyczące przeprowadzenia dalszych badań przy użyciu spektrografu MIRI. Ich celem jest jeszcze bardziej potwierdzić swoje dotychczasowe odkrycia oraz uzyskać nowe informacje na temat warunków środowiskowych panujących na egzoplanecie K2-18 b.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
