Webb otkrio skrivenu planetu u poznatom zvezdanom sistemu

Šta se dešava?

Astronomi su u sistemu Beta Pictoris identifikovali novu planetu, nazvanu Beta Pictoris d.

Beta Pictoris je mlada zvezda udaljena oko 63 svetlosne godine. Oko nje se nalazi disk prašine i ostataka materijala iz vremena nastajanja planeta. Dve velike planete, b i c, bile su poznate ranije. Nova planeta d je, prema proceni istraživača, najmanje dvostruko masivnija od Jupitera i kruži otprilike na rastojanju sličnom Neptunovom u našem sistemu. To je tek drugi poznati sistem sa najmanje tri direktno snimljene planete.

Kako i zašto?

Webbov instrument je izdvojio karakterističan potpis ugljen-monoksida u svetlosti, umesto da se osloni samo na svetlu tačku.

Tim nije ni tražio novu planetu: Vebov instrument NIRSpec proučavao je atmosferu već poznate planete b. U jednom delu podataka pojavio se neočekivan niz apsorpcionih linija ugljen-monoksida. Taj obrazac je pomagao da se svetlost planete razlikuje od svetlosti rasute na prašini diska. Spektar nije samo potvrdio da se vidi neobičan objekat, već je dao tragove o hemiji i kretanju njegove atmosfere.

Kako ovo znamo?

Tim je proverio spektar i kretanje objekta, a dodatna posmatranja nezavisno su potvrdila nalaz.

Svetla tačka na snimku može biti greška instrumenta ili struktura u disku. Zato su astronomi uporedili položaj, brzinu i spektar objekta sa onim što očekuju od planete koja kruži oko Beta Pictoris. Dodatna Vebova merenja otkrila su vodenu paru i metan, a odvojena posmatranja pomoću drugih instrumenata nezavisno su podržala otkriće. Takva višestruka provera je važnija od same upečatljive slike.

Zašto je ovo važno?

Metod može pomoći da se otkriju planete koje su teško vidljive klasičnim snimanjem.

Prašnjavi diskovi mogu sakriti planete koje je teško izdvojiti običnim snimanjem. Traženje hemijskog potpisa u spektru otvara način da se pronađu i prouče takvi svetovi. Beta Pictoris je posebno zanimljiva jer je mlada: astronomi u njoj posmatraju proces razvoja planetarnog sistema. Nova planeta možda pomaže da se objasni i neobičan unutrašnji rub njenog diska, ali za to su potrebna nova posmatranja.

Kako se proverava da je tačka planeta?

Direktno snimanje egzoplanete izuzetno je teško jer njena zvezda nadjačava slabu svetlost susednog sveta. Astronomi zato koriste instrumente koji prigušuju sjaj zvezde i posmatraju u infracrvenom delu spektra, gde mlade velike planete mogu biti vidljivije. U sistemu TWA 7 istraživači su uočili kandidatkinju na mestu koje se uklapa u strukturu okolnog diska prašine. Položaj jeste važan trag, ali nije dovoljan: pozadinska zvezda ili druga smetnja mogla bi slučajno izgledati slično.

Sledeći korak je proveriti da li se objekat zaista kreće zajedno sa zvezdom i da li njegov sjaj odgovara očekivanjima za mladu planetu. Potrebna su nova posmatranja, a procena mase zavisi od modela hlađenja planeta i starosti sistema. Ovakvi sistemi su zanimljivi jer diskovi prašine čuvaju tragove gravitacionog uticaja nevidljivih tela. Ako planeta otvara prazninu ili oblikuje prsten, njen položaj pomaže da se testiraju modeli nastanka planetarnih sistema.

Vest govori o kandidatkinji otkrivenoj zahvaljujući Vebovoj osetljivosti, ne o fotografiji površine sa kontinentima. Slika sadrži obrađene podatke na različitim talasnim dužinama. Nijanse u prikazu služe da se signal razlikuje od pozadine; nisu boje koje bi oko videlo iz blizine. Ovo je dobar primer kako astronomija napreduje kombinovanjem slike, kretanja i fizičkog modela, uz jasno navođenje šta još nije potvrđeno.

Još jedan važan detalj

Ako se kandidat potvrdi, njegova orbita i procenjena masa pomoći će da se razume kako nastaju prstenovi u disku. Gravitacija planete može pomerati sitna tela i skupljati materijal u određenim oblastima, ali i drugi procesi mogu oblikovati prašinu. Zbog toga je važno uporediti predviđanja različitih modela sa stvarnom raspodelom svetlosti. Webbovo otkriće nije samo novi broj u katalogu: pokazuje koje manje i hladnije planete možemo pokušati da vidimo direktno. Istovremeno, sposobnost instrumenta ne ukida potrebu za potvrdom drugim epochama posmatranja. Astronomi naročito proveravaju da li se mala tačka pomera onako kako se očekuje za telo vezano za zvezdu.

Sam Webb ne putuje do planete: on meri fotone koji stižu do nas. Zbog ogromne udaljenosti ugao između zvezde i kandidata je veoma mali. Zato su optika, obrada slike i procena pozadinskog šuma podjednako važni kao veličina ogledala.