Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) udowodnił już swoją umiejętność zaglądania w przeszłość poprzez obrazowanie obiektów z ogromnych odległości, ale dzięki nowemu przełomowi ten potężny instrument mógł działać niemal jak naukowa kryształowa kula, spoglądając w odległą przyszłość Ziemi. Układ Słoneczny.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba dokonał swoich przewidywań, identyfikując rzadką możliwą bezpośrednią orientację dwóch planet pozasłonecznych, czyli „egzoplanet”, krążących wokół dwóch różnych martwych gwiazd, czyli „białych karłów”.
Planety nie tylko bardzo przypominają gazowych gigantów Układu Słonecznego, Jowisza i Saturna, ale białe karły są także odpowiednikiem losu Słońca. Kiedy samo Słońce zmieni się w białego karła, zmiana ta prawdopodobnie zniszczy planety wewnętrznego Układu Słonecznego – aż do Jowisza.
„Bardzo niewiele planet odkryto wokół białych karłów. Wyjątkowość tych dwóch kandydatów na planety polega na tym, że są one bardziej podobne do planet w naszym zewnętrznym Układzie Słonecznym pod względem temperatury, wieku, masy i odległości orbitalnej niż jakiekolwiek wcześniej odkryte planety, – powiedziała Susan Mulally, główna autorka artykułu, który nie został jeszcze zrecenzowany, i astronom z Space Telescope Science Institute, powiedziała Space.com. „To dla nas pierwsza okazja, aby zobaczyć, jak wygląda układ planetarny po śmierci swojej gwiazdy”.
Powiązany: Ta „zablokowana” egzoplaneta jest zbyt masywna w stosunku do swojej gwiazdy
Migawka naszej przyszłości
Kandydujące planety były bezpośrednio obserwowane przez instrument średniej podczerwieni (MIRI) JWST, gdy krążały wokół białych karłów WD 1202-232 i WD 2105-82. Jedna z kandydatów na egzoplanetę znajduje się w odległości od swojego białego karła, około 11,5 razy większej niż odległość między Ziemią a Słońcem. Drugi kandydat znajduje się dalej od swojej martwej gwiazdy macierzystej, około 34,5 razy dalej niż odległość między naszą planetą a naszą gwiazdą.
Masy planet są obecnie niepewne, a Mulally i współpracownicy szacują, że są one od 1 do 7 mas Jowisza, najbardziej masywnej planety w Układzie Słonecznym.
Kiedy Słońce wyczerpie zapasy paliwa potrzebne do syntezy jądrowej, która będzie zachodzić w jego jądrze za około 5 miliardów lat, spuchnie jako czerwony olbrzym. Jednakże synteza jądrowa będzie kontynuowana w jej zewnętrznych warstwach. Spowodowałoby to, że zewnętrzne warstwy naszej gwiazdy dotarłyby do Marsa, pochłaniając Merkurego, Wenus, Ziemię i być może samą Czerwoną Planetę. Ostatecznie te zewnętrzne warstwy ostygną, pozostawiając płonące jądro gwiazdowe, które jest teraz białym karłem, otoczone mgławicą planetarną z wyczerpanej materii gwiezdnej.
Jednak odkrycia egzoplanet wskazują, co może się stać z planetami poza Marsem, gazowym olbrzymem Jowiszem i Saturnem, gdy Słońce umrze.
„Oczekuje się, że nasze Słońce zamieni się w białego karła za 5 miliardów lat” – powiedział Mulally. „Spodziewamy się, że po śmierci gwiazdy planety będą dryfować na zewnątrz, na szersze orbity. Zatem jeśli cofniemy wskazówki zegara na tych kandydatach na planety, można spodziewać się, że będą one miały separację orbit podobną do Jowisza i Saturna.”
„Jeśli uda nam się potwierdzić istnienie tych planet, dostarczymy bezpośredniego dowodu na to, że planety takie jak Jowisz i Saturn mogą przetrwać śmierć swojej gwiazdy macierzystej”.
Co więcej, białe karły będące przedmiotem tego odkrycia są zanieczyszczone pierwiastkami cięższymi od wodoru i helu, które astronomowie nazywają „metalami”. Może to wskazywać, co stanie się z obiektami w pasie asteroid pomiędzy Marsem a Jowiszem po śmierci Słońca.
„Uważamy, że planety-olbrzymy powodują zanieczyszczenie metalami, wypychając komety i asteroidy na powierzchnię gwiazd” – wyjaśnił Mulally. „Obecność tych planet wzmacnia związek między zanieczyszczeniami metalicznymi a planetami. Ponieważ od 25% do 50% białych karłów wykazuje tego typu zanieczyszczenia, oznacza to, że wokół białych karłów powszechnie występują planety-olbrzymy”.
W związku z tym każda asteroida, która przetrwa śmierć Słońca, może zostać rzucona na jego zwłoki przez Jowisza i Saturna.
To podwójne odkrycie robi wrażenie wykraczające poza przewidywania dotyczące przyszłości naszego układu planetarnego i stanowi po prostu rzadkie osiągnięcie naukowe.
Rzadkie bezpośrednie wykrycie egzoplanet
Od odkrycia pierwszych egzoplanet w połowie lat 90. XX wieku astronomowie odkryli około 5000 światów krążących wokół gwiazd poza Układem Słonecznym. Według Towarzystwa PlanetarnegoWedług stanu na kwiecień 2020 r. za pomocą bezpośredniego obrazowania odkryto tylko 50 z tych egzoplanet.
Dzieje się tak dlatego, że jakiekolwiek światło planet znajdujących się na tak dużych odległościach jest zwykle zagłuszane przez intensywne światło gwiazdy macierzystej tej planety, co sprawia, że dostrzeżenie bezpośredniej egzoplanety przypomina obserwację świetlika siedzącego na zapalonej latarni morskiej.
W rezultacie egzoplanety są zwykle postrzegane poprzez wpływ, jaki wywierają na światło swojej gwiazdy, albo powodując zmniejszenie strumienia świetlnego podczas tranzytu, „przecinając” twarz gwiazdy, albo poprzez „kołysanie” powstałe w ruchu. Planeta przyciąga gwiazdę grawitacyjnie.
„Bezpośrednio wykonaliśmy zdjęcia tych dwóch egzoplanet, co oznacza, że uchwyciliśmy ich obraz i widzieliśmy światło pochodzące z samej planety” – powiedział Mulally. „Większość odkrytych egzoplanet odkryto metodą tranzytu lub mierząc ruch gwiazdy. Te metody pośrednie faworyzują planety znajdujące się znacznie bliżej gwiazdy. Obrazowanie bezpośrednie lepiej sprawdza się przy znajdowaniu planet położonych dalej od gwiazdy i przy większych odległościach orbit. „
Wyjaśniła, że obserwując bezpośrednio te planety, Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba otworzył możliwość dalszego badania tych światów. Naukowcy mogą teraz rozpocząć badanie m.in. składu atmosfer planet oraz bezpośrednio mierzyć ich masy i temperatury.
Mulally dodała, że nie spodziewano się wszystkiego, co ona i jej zespół odkryli na temat tych egzoplanet, oraz że te dziwactwa mogą zmienić sposób, w jaki astronomowie myślą o takich egzoplanetach w ogóle.
Alternatywnie, egzotyczne cechy światów docelowych mogą oferować kuszące wskazówki w kierunku długo oczekiwanych egzoksiężyców.
„Jeśli są to planety, co zaskakujące, nie są one tak czerwone w średniej podczerwieni, jak moglibyśmy się spodziewać. Ilość światła zebranego przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba przy długości fali 5 i 7 mikronów jest znacznie jaśniejsza, niż moglibyśmy się spodziewać w przypadku obu kandydatów na egzoplanety, biorąc pod uwagę ich właściwości.” Wiek i zakres jasności przy 15 mikronach” – podsumował Mullally. „Może to podważyć nasze zrozumienie fizyki i chemii atmosfer egzoplanetarnych.
„A może oznacza to, że istnieje inne źródło światła, na przykład gorący księżyc krążący wokół planety”.
Wyniki badań zespołu są dostępne w formie preprintu na stronie Repozytorium Badań arXiv.
„Podróżujący ninja. Rozrabiaka. Badacz bekonów. Ekspert od ekstremalnych alkoholi. Obrońca zombie.”
