Astronomie udělala další krok ve studiu vzdálených světů díky bezprecedentnímu zachycení: the vesmírný dalekohled james webb se podařilo přímo vyfotografovat chladnou exoplanetu umístěnou právě 12 světelných let Země. Jde o Epsilon Indi Ab, plynná obří planeta, která nám díky svým vlastnostem umožňuje nahlédnout do evoluční historie naší vlastní sluneční soustavy s dosud nedosažitelnou přesností.
Při této příležitosti výzkumníci použili pokročilý koronograf přístroje MIRI (Mid-Infrared), aby oddělil světlo planety od oslepující svítivosti její hostitelské hvězdy Epsilon Indi A. Výsledkem je nejostřejší a nejpodrobnější snímek tak skvělé exoplanety, jaký byl kdy pořízen, což je milník možný pouze s Webbovou průkopnickou technologií.
Objev Epsilon Indi Ab Není relevantní pouze kvůli své blízkosti k Zemi, ale také kvůli své vzácnosti: planet tohoto typu s tak nízkými teplotami, které bylo možné přímo pozorovat, je v současném rekordu sotva několik desítek.
Neobvyklý portrét: Epsilon Indi Ab, nejstudovanější studená exoplaneta
Planeta Epsilon Indi Ab již léta fascinuje vědeckou komunitu. Jeho existence byla známa díky nepřímým měřením, zejména díky technice radiální rychlosti, která detekuje drobné kolísání hvězdy způsobené gravitací masivní planety. Doposud to však nikdo nemohl přímo pozorovat.
Pomocí citlivosti MIRIJames Webb zachytil infračervené světlo vyzařované samotnou Epsilon Indi Ab. Tato strategie je klíčová pro detekci chladných planet, jejichž zbytkové teplo již nestačí vyzařovat ve viditelné oblasti, ale může být odhaleno ve střední infračervené oblasti. Obrázek ukazuje bodové těleso, nerozlišené na disku, kde 10,6mikronové světlo se objevuje v modrých tónech a 15,5mikronové světlo se objevuje v oranžových tónech. Poloha primární hvězdy je označena, ačkoli její světlo bylo eliminováno koronografem.
Výsledek je dvojnásob cenný: nejen potvrzuje existenci planety a její základní vlastnosti, ale umožňuje také srovnání jejích atmosférických charakteristik s charakteristikami plynných obrů v naší sluneční soustavě.
S odhadovanou teplotou jen 2 stupně Celsia – prakticky na stejné úrovni jako kapalná voda na Zemi –, Epsilon Indi Ab je jednou z chladných exoplanet s nejpřímějšími a nejpodrobnějšími pozorováními. To z něj činí základní referenci pro studium atmosfér bohatých na sloučeniny, jako je metan, oxid uhelnatý a oxid uhličitý, které by mohly být přítomny ve velkých množstvích a podstatně modifikovat absorpční profil světla, které k nám dopadá.
Přírodní laboratoř pro pochopení vývoje planetárních systémů
Hvězda Epsilon Indi A, hostitel této exoplanety, je oranžový trpaslík poněkud chladnější a podobného stáří jako naše Slunce. To, že kolem hvězdy tohoto typu obíhá tak masivní a studená planeta, astronomům nabízí možnost Zkoumejte procesy formování planet a atmosférického vývoje v kontextech velmi podobných a přesto vzdálených od těch našich..
Podle výzkumníka Caroline Morleyová (University of Texas at Austin), až dosud byla přítomnost Epsilon Indi Ab odvozována pouze nepřímá analýza. Jeho výběr jako prioritní cíl pro teleskop Jamese Webba byl reakcí na očekávání nalezení planety „podobnější Jupiteru než kterákoli jiná dosud vyfotografovaná“.
hlavní autor, Elisabeth Matthewsová (Max Planck Institute for Astronomy, Germany), poukazuje na to, že většina exoplanet pozorovaných přímo k dnešnímu dni byla mladá, horká tělesa. „Jak se planety během svého života ochlazují a smršťují, stávají se mnohem méně svítivými a obtížněji se studují,“ vysvětluje Matthews. To je jedna z hlavních výzev pro zralá astrofyzika exoplanet.
Epsilon Indi Ab je proto vzácnou příležitostí prozkoumat plynného obra v pokročilém evolučním stadiu, podobně jako větší tělesa v naší vlastní sluneční soustavě.
Pro odborníky je nejzajímavější možnost analyzovat složení atmosféry přesně. Epsilon Indi Ab je jen asi o 100 stupňů teplejší než Jupiter a Saturn, což umožňuje srovnání rozsáhlých procesů ochlazování, smršťování a čištění atmosféry. Navíc ve srovnání s volně plovoucími hnědými trpaslíky je Epsilon Indi Ab ještě chladnější, což nám umožňuje studovat, jak blízko současné modely odrážejí pozorovanou realitu.
Překvapuje to i samotné vědce
Přestože přítomnost Epsilon Indi Ab byla předpovězena podle vzorů radiálních rychlostí její hvězdy, jeho skutečné parametry tým zmátly. Ukázalo se, že planeta má – podle pozorování Webba – téměř dvojnásobek očekávané hmotnosti, obíhá poněkud dále od své hvězdy a popisuje jinou dráhu, než se původně předpovídalo. Tento rozpor mezi teoretickými předpověďmi a přímými měřeními zdůrazňuje složitost planetárních systémů a potřebu studovat více terénních případů s reálnými daty.
Tým také poukazuje na určitou zvláštnost atmosféry, která ztěžuje interpretaci dat. Podle počátečních analýz je Epsilon Indi Ab méně jasný, než se očekávalo na kratších vlnových délkách, což by mohlo být způsobeno atmosféra silně zatížená metanem a jinými absorbujícími plyny nebo hustá oblačnost. Toto chování, neobvyklé pro planety s podobnými vlastnostmi, otevírá nové směry výzkumu chemických a fyzikálních procesů, které řídí planetární atmosféry za extrémních teplotních podmínek.
V tuto chvíli má skupina omezená fotometrická měření a budou zapotřebí další spektroskopická pozorování, aby bylo možné přesně určit, které složky dominují atmosféře a jak ovlivňují tok záření.
