Webb odkril skriti planet v znanem zvezdnem sistemu

Kaj se dogaja?

Astronomi so v sistemu Beta Pictoris prepoznali nov planet Beta Pictoris d.

Beta Pictoris je mlada zvezda, oddaljena približno 63 svetlobnih let. Obdaja jo disk prahu in ostankov snovi iz časa nastajanja planetov. Dva velika planeta, b in c, smo poznali že prej. Novi planet d je po oceni raziskovalcev vsaj dvakrat masivnejši od Jupitra in kroži na razdalji, podobni Neptunovi v našem sistemu. To je šele drugi znani sistem z vsaj tremi neposredno posnetimi planeti.

Kako in zakaj?

Webbov instrument je zaznal značilen podpis ogljikovega monoksida v svetlobi, ne le svetle pike.

Ekipa ni iskala novega planeta: Webbov instrument NIRSpec je raziskoval ozračje že znanega planeta b. V podatkih se je pojavilo nepričakovano zaporedje absorpcijskih črt ogljikovega monoksida. Vzorec je pomagal ločiti svetlobo planeta od svetlobe, ki se je razpršila na prahu v disku. Spekter ni pokazal le nenavadnega telesa, temveč tudi sledi o kemiji in gibanju njegovega ozračja.

Kako to vemo?

Ekipa je preverila spekter in gibanje telesa, druga opazovanja pa so odkritje neodvisno potrdila.

Svetla pika na posnetku je lahko napaka instrumenta ali struktura v disku. Astronomi so zato primerjali položaj, hitrost in spekter telesa s pričakovanji za planet v orbiti okoli Beta Pictoris. Dodatne Webbove meritve so zaznale vodno paro in metan, ločena opazovanja z drugimi instrumenti pa so odkritje neodvisno podprla. Takšno večkratno preverjanje je pomembnejše od privlačne slike.

Zakaj je to pomembno?

Metoda lahko pomaga odkriti planete, ki jih je težko neposredno posneti.

Prašni diski lahko skrijejo planete, ki jih je težko razločiti z običajnim slikanjem. Iskanje kemijskega podpisa v spektru odpira novo pot do takšnih svetov. Beta Pictoris je posebej zanimiva, ker je mlada: astronomi v njej spremljajo razvoj planetarnega sistema. Novi planet bi lahko pomagal pojasniti tudi nenavaden notranji rob diska, vendar bodo potrebna nova opazovanja.

Kako preverimo, da je svetla točka planet?

Neposredno slikanje eksoplaneta je zelo težko, ker njegova zvezda preglasi šibko svetlobo sosednjega sveta. Astronomi zato uporabljajo instrumente, ki zatemnijo zvezdin sij, in opazujejo v infrardečem delu spektra, kjer so mladi veliki planeti lahko izrazitejši. V sistemu TWA 7 so raziskovalci opazili kandidatko na mestu, ki ustreza zgradbi okoliškega diska prahu. Lega je pomemben namig, ni pa dovolj: zvezda v ozadju ali druga motnja bi lahko bila videti podobno.

Naslednji korak je preveriti, ali se objekt giblje skupaj z zvezdo in ali njegova svetlost ustreza pričakovanjem za mlad planet. Potrebna so nova opazovanja; ocena mase je odvisna od modelov ohlajanja planetov in starosti sistema. Diski prahu so zanimivi, ker hranijo sledove gravitacijskega vpliva nevidnih teles. Če planet odpre vrzel ali oblikuje obroč, njegov položaj pomaga preverjati modele nastanka planetarnih sistemov.

Novica govori o kandidatki, odkriti zaradi Webbove občutljivosti, ne o posnetku površja s celinami. Slika vsebuje obdelane podatke pri različnih valovnih dolžinah. Barvni odtenki pomagajo ločiti signal od ozadja; niso barve, ki bi jih oko videlo od blizu. To je primer, kako astronomija napreduje s povezovanjem slike, gibanja in fizikalnega modela ter z jasnim označevanjem nepotrjenega.

Še ena pomembna podrobnost

Če bo kandidatka potrjena, bosta njena tirnica in ocenjena masa pomagali razumeti nastanek obročev v disku. Gravitacija planeta lahko premika drobna telesa in zbira snov v določenih območjih, toda prah oblikujejo tudi drugi procesi. Zato je treba napovedi različnih modelov primerjati z dejansko porazdelitvijo svetlobe. Webbova najdba ni le nova številka v katalogu: pokaže, katere manjše in hladnejše planete lahko poskusimo neposredno videti. Občutljiv instrument pa ne odpravi potrebe po potrditvi ob drugih časih. Astronomi posebej preverjajo, ali se drobna točka premika kot telo, gravitacijsko vezano na zvezdo.

Webb ne potuje do planeta: meri fotone, ki pridejo do nas. Zaradi ogromne oddaljenosti je kot med zvezdo in kandidatko zelo majhen. Optika, obdelava slike in ocena šuma so zato enako pomembni kot velikost zrcala.