Už 163 šviesmečių esančioje planetoje aptiktos gyvybei būdingos molekulės

NASA Jameso Webbo kosminis teleskopas stebėjo egzoplanetą WASP-80 b, kai ji praskriejo priešais savo žvaigždę ir už jos. Nustatyta, kad tolimosios planetos atmosferoje galimai yra metano dujų ir vandens garų.

WASP-80 b egzoplaneta / NASA iliustracija

Nors vandens garų iki šiol aptikta daugiau nei dešimtyje planetų, iki šiol metanas – molekulė, kurios gausu Jupiterio, Saturno, Urano ir Neptūno atmosferose, – buvo sunkiai aptinkamas tranzituojančių egzoplanetų atmosferose, kai buvo ieškomas, pasitelkiant kosminės spektroskopijos metodą.

NASA Ames tyrimų centre Kalifornijos Silicio slėnyje dirbantis Tayloras Bellas ir Luisas Welbanksas iš Arizonos valstybinio universiteto pasakoja, kaip stebėjimai padėjo nustatyti ilgai ieškotą metano molekulę.

WASP-80 b, kurios temperatūra yra apie 551,85 Celsijaus, mokslininkai priskiria „šiltiesiems Jupiteriams“ t. y. planetomis, kurios savo dydžiu ir mase panašios į mūsų Saulės sistemos Jupiterį, tačiau jų temperatūra yra tarpinė tarp „karštųjų Jupiterių“, tokių kurie įkaitę iki maždaug 1 176,85 laipsnio Celsijaus, ir „šaltųjų Jupiterių“, tokių kaip saulės sistemos Jupiterio, kurio temperatūra yra apie -145 Celsijaus.

Jupiteris / NASA, ESA ir M. Wong nuotr.

WASP-80 b yra už 163 šviesmečių nuo mūsų Erelio žvaigždyne. Kadangi planeta yra labai arti savo žvaigždės ir tuo pat metu taip toli nuo mūsų, jos tiesiogiai nematome net pažangiausiais teleskopais.

Todėl mokslininkai tiria bendrą žvaigždės ir planetos šviesą naudodami tranzito metodą (kuris buvo naudojamas daugumai žinomų egzoplanetų atrasti) ir užtemimo metodą.

Taikydami tranzito metodą, stebėjimus mokslininkai atliko, kai planeta iš tyrėjų perspektyvos judėjo priešais savo žvaigždę. Tuomet žvaigždės šviesa šiek tiek aptemsta. Tai panašu į situaciją, kai kas nors praeina priešais lempą ir šviesa susilpnėja.

Tuo metu žvaigždė apšviečia ploną planetos atmosferos žiedą aplink planetos dienos ir nakties ribą, o esant tam tikroms šviesos spalvoms, kai planetos atmosferos molekulės sugeria šviesą, atmosfera atrodo storesnė ir užstoja daugiau žvaigždės šviesos, todėl ji labiau pritemsta, palyginti su kitais bangų ilgiais, kai atmosfera atrodo skaidri. Šis metodas padeda mokslininkams suprasti, iš ko sudaryta planetos atmosfera, matant, kokių spalvų šviesa blokuojama.

Erelio žvaigždyno dalis / ESA nuotr.

Tuo tarpu naudodami užtemimo metodą, egzoplanetą mokslininkai tyrė tuomet, kai ji, žvelgiant iš tyrėjų perspektyvos, pralėkė už žvaigždės, todėl gaunama bendra šviesa dar šiek tiek sumažėjo.

Visi objektai skleidžia tam tikrą šviesos kiekį, vadinamą šiluminiu spinduliavimu, o skleidžiamos šviesos intensyvumas ir spalva priklauso nuo to, kiek karštas yra objektas.

Prieš pat užtemimą ir po jo karštoji planetos dieninė pusė nukreipta į mokslininkus, todėl matuodami šviesos intensyvumo sumažėjimą užtemimo metu, jie galėjo išmatuoti planetos skleidžiamą infraraudonąją šviesą.

Užtemimo spektruose planetos atmosferos molekulių absorbcija paprastai pasireiškia kaip planetos skleidžiamos šviesos sumažėjimas tam tikruose bangos ilgiuose.

Vėliau atliktus stebėjimus reikėjo paversti vadinamuoju spektru. Tai iš esmės yra grafikas, parodantis, kiek planetos atmosfera blokuoja arba išspinduliuoja skirtingų spalvų (arba bangos ilgių) šviesos.

Kad imituotų, kaip atrodytų planetos atmosfera ekstremaliomis sąlygomis, šį spektrą mokslininkai interpretavo naudodami dviejų rūšių modelius. Pirmojo tipo modelis yra visiškai lankstus, jis išbando milijonus metano ir vandens kiekių bei temperatūrų derinių, kad rastų geriausiai duomenis atitinkantį derinį.

Antrojo tipo modeliai, vadinami „savaime suderintais modeliais“, taip pat tiria milijonus derinių, tačiau, siekdami nustatyti tikėtiną metano ir vandens kiekį, naudojasi mokslininkų turimomis fizikos ir chemijos žiniomis.

Abiejų tipų modeliai priėjo prie tos pačios išvados: atmosferoje neabejotinai aptiktas metanas.