Astronomowie ścigają się, aby uchwycić obraz egzoplanety w pobliżu gwiazdy
Planeta AF Leporis b to świat nowości. W 2023 roku była to planeta o najmniejszej masie poza Układem Słonecznym, która została bezpośrednio zaobserwowana, i której masę zmierzono za pomocą astrometrii.
 |
| Po lewej: Obraz gwiazdy macierzystej AF Lep b. Po prawej: Obraz JWST AF Lep b. Źródło: JWST |
Astrometria to technika polegająca na śledzeniu subtelnych ruchów gwiazdy macierzystej przez wiele lat w celu uzyskania informacji o orbitujących towarzyszach, w tym planetach.
Teraz, AF Lep b jest egzoplanetą o najniższej masie i najmniejszej separacji kątowej, która została bezpośrednio zobrazowana przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). Wyniki zostały niedawno opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.
Mając 23 miliony lat AF Lep b jest stosunkowo młodym gazowym olbrzymem. (Dla porównania, Jowisz ma 4,6 miliarda lat). To czyni go jasnym, a zatem doskonałym kandydatem do obserwacji. Jednak zespół, który chciał dowiedzieć się więcej o planecie – kierowany przez doktorantów Kyle’a Fransona z University of Texas w Austin i Williama Balmera z Johns Hopkins University – musiał ścigać się z czasem, aby ją uchwycić. To dlatego, że na swojej orbicie zbliża się ona do gwiazdy macierzystej. Im bliżej, tym trudniej będzie ją zaobserwować.
AF Lep b znajduje się na granicy wykrywalności. Mimo, że JWST jest niezwykle czuły, jest mniejszy niż nasze największe teleskopy na Ziemi – wyjaśnił Franson. A my obserwujemy na dłuższych falach, co sprawia, że obiekty wyglądają na bardziej rozmyte. Trudno jest oddzielić jedno źródło od drugiego, gdy znajdują się one tak blisko siebie.
Co więcej, JWST wykorzystuje koronograf do obserwacji planet w pobliżu ich gwiazd. Jest to narzędzie, które blokuje światło gwiazdy, dzięki czemu można zobaczyć pobliskie obiekty. Przy odległości kątowej AF Lep b od jej gwiazdy, koronograf blokuje ponad 90% światła planety. W miarę zbliżania się do gwiazdy, coraz większa część jej światła będzie blokowana.
Konwencjonalna mądrość głosiła, że JWST jest bardziej czuły na planety o niższej masie na szerokich orbitach niż obiekty naziemne, ale przed jego uruchomieniem nie było jasne, czy będzie konkurencyjny w małych odległościach – powiedział Brendan Bowler, astronom z UT i współautor artykułu. Naprawdę wykorzystujemy tutaj instrumenty do granic możliwości.
AF Lep potrzebuje około 25 lat, aby okrążyć swoją gwiazdę. Chociaż teoretycznie astronomowie mogliby uchwycić jej obraz po drugiej stronie gwiazdy, gdy będzie ponownie widoczna, może minąć ponad dekada, zanim będzie to możliwe.
Aby upewnić się, że nie przegapią tej okazji, zespół złożył wniosek Director’s Discretionary Time i otrzymał go. Jest to czas na teleskopie, który jest rezerwowany na krytyczne, czasowo wrażliwe obserwacje. Wnioski o przyznanie czasu obserwacyjnego na JWST są konkurencyjne, a tym bardziej w ramach tego specjalnego oznaczenia. To pierwszy program Director’s Discretionary Time prowadzony przez absolwentów – powiedział Bowler. I jest to jeden z niewielu w dziedzinie egzoplanet.
To coś niezwykłego, że dwóch absolwentów jest w stanie wykorzystać wszystkie te niesamowite innowacje technologiczne – dodał Laurent Pueyo, astronom ze Space Telescope Science Institute i współautor artykułu.
Zespół chciał dowiedzieć się więcej o atmosferze AF Lep b, ponieważ bezpośrednie obserwacje planet o masie podobnej do gazowych olbrzymów w naszym Układzie Słonecznym są rzadkością. Z ich obserwacji wynika, że ma ona bardzo aktywną atmosferę, z prądami konwekcyjnymi mieszającymi pierwiastki między jej dolnymi i górnymi poziomami. Zaobserwowaliśmy znacznie więcej tlenku węgla niż początkowo oczekiwaliśmy – wyjaśnił Balmer. Jedynym sposobem na przedostanie się tego typu gazu do górnej atmosfery planety są silne prądy wznoszące.
Choć chęć dowiedzenia się więcej o AF Lep b jest ekscytująca, możliwość przeprowadzenia tych obserwacji jest szczególnie godna uwagi. Ogólnie rzecz biorąc, dane te zostały zebrane w drugim roku działania JWST. Jeszcze wiele przed nami – powiedział Bowler. Nie chodzi tylko o planety, o których wiemy teraz. Chodzi również o planety, które wkrótce odkryjemy. Jest to również zapowiedź niektórych ekscytujących prac, które zobaczymy w nadchodzących latach.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
