Webb identifikon metanin në atmosferën e një ekzoplaneti

Teleskopi Hapësinor James Webb vëzhgoi ekzoplanetin WASP-80 b teksa kalonte përpara dhe pas yllit të tij pritës, duke zbuluar spektra që tregojnë një atmosferë që përmban gaz metan dhe avull uji. Ndërsa avulli i ujit është zbuluar në mbi një duzinë planetë deri më sot, deri vonë, metani – një molekulë e gjetur me bollëk në atmosferat e Jupiterit, Saturnit, Uranit dhe Neptunit brenda sistemit tonë diellor – ka mbetur i pakapshëm në atmosferat e ekzoplaneteve në tranzit. kur studiohet me spektroskopi të bazuar në hapësirë.

Taylor Bell nga Instituti i Kërkimeve Mjedisore të Zonës së Gjirit (BAERI), që punon në Qendrën Kërkimore Ames të NASA-s në Silicon Valley të Kalifornisë, dhe Luis Welbanks nga Universiteti Shtetëror i Arizonës na tregojnë më shumë për rëndësinë e zbulimit të metanit në atmosferat e ekzoplaneteve dhe diskutojnë se si vëzhgimet e Uebit lehtësuan identifikimi i kësaj molekule të shumëkërkuar. Këto gjetje u botuan së fundmi në Nature .

“Me një temperaturë prej rreth 825 Kelvin (rreth 1025 gradë Fahrenheit), WASP-80 b është ajo që shkencëtarët e quajnë ‘Jupiter i ngrohtë’, të cilët janë planetë që janë të ngjashëm në madhësi dhe masë me planetin Jupiter në sistemin tonë diellor , por kanë një temperatura që është ndërmjet asaj të Jupiterëve të nxehtë, si 1,450-K (2,150-F) HD 209458 b (eksoplaneti i parë tranzit i zbuluar) dhe Jupiterëve të ftohtë, si i yni që është rreth 125 K (235 F).

“WASP-80 b rrotullohet rreth yllit të tij xhuxh të kuq një herë në tre ditë dhe ndodhet 163 vite dritë larg nesh në yjësinë Aquila. Për shkak se planeti është shumë afër yllit të tij dhe të dy janë kaq larg nga ne, ne mund të Nuk e shohin planetin drejtpërdrejt edhe me teleskopët më të avancuar si Webb. Në vend të kësaj, studiuesit studiojnë dritën e kombinuar nga ylli dhe planeti duke përdorur metodën e tranzitit ( e cila është përdorur për të zbuluar ekzoplanetet më të njohur) dhe metodën e eklipsit.”

“Duke përdorur metodën e tranzitit, ne vëzhguam sistemin kur planeti lëvizte përpara yllit të tij nga perspektiva jonë, duke bërë që drita e yjeve që pamë të zbehej pak. Është njësoj si kur dikush kalon para një llambë dhe drita zbehet. .”

“Gjatë kësaj kohe, një unazë e hollë e atmosferës së planetit rreth kufirit të planetit ditë/natë ndriçohet nga ylli, dhe në disa ngjyra të dritës ku molekulat në atmosferën e planetit thithin dritën, atmosfera duket më e trashë dhe bllokon më shumë dritën e yjeve. , duke shkaktuar një zbehje më të thellë në krahasim me gjatësitë e tjera valore ku atmosfera duket transparente. Kjo metodë i ndihmon shkencëtarët si ne të kuptojnë se nga është krijuar atmosfera e planetit duke parë se cilat ngjyra të dritës po bllokohen.”

“Ndërkohë, duke përdorur metodën e eklipsit, ne vëzhguam sistemin teksa planeti kalonte pas yllit të tij nga perspektiva jonë, duke shkaktuar një rënie tjetër të vogël në dritën totale që morëm. Të gjitha objektet lëshojnë njëfarë drite, të quajtur rrezatim termik, me intensitetin dhe ngjyrën e drita e emetuar në varësi të nxehtësisë së objektit.”

“Pak para dhe pas eklipsit, dita e nxehtë e planetit është e drejtuar nga ne dhe duke matur uljen e dritës gjatë eklipsit, ne ishim në gjendje të masnim dritën infra të kuqe të emetuar nga planeti. Për spektrat e eklipsit, thithja nga molekulat në atmosfera e planetit zakonisht shfaqet si një reduktim në dritën e emetuar të planetit në gjatësi vale specifike. Gjithashtu, duke qenë se planeti është shumë më i vogël dhe më i ftohtë se ylli i tij pritës , thellësia e një eklipsi është shumë më e vogël se thellësia e një tranziti.”

“Vëzhgimet fillestare që bëmë duhej të transformoheshin në diçka që ne e quajmë spektër; kjo është në thelb një matje që tregon se sa dritë ose bllokohet ose emetohet nga atmosfera e planetit në ngjyra (ose gjatësi vale) të ndryshme të dritës. Ekzistojnë shumë mjete të ndryshme për të transformojmë vëzhgimet e papërpunuara në spektra të dobishëm, kështu që ne përdorëm dy qasje të ndryshme për t’u siguruar që gjetjet tona ishin të qëndrueshme ndaj supozimeve të ndryshme.”

“Më pas, ne e interpretuam këtë spektër duke përdorur dy lloje modelesh për të simuluar se si do të dukej atmosfera e një planeti në kushte kaq ekstreme. Lloji i parë i modelit është tërësisht fleksibël, duke provuar miliona kombinime të bollëkut dhe temperaturave të metanit dhe ujit për të gjetur. kombinimi që përputhet më së miri me të dhënat tona. Lloji i dytë, i quajtur ‘modele vetë-konsistente’, gjithashtu eksploron miliona kombinime, por përdor njohuritë tona ekzistuese të fizikës dhe kimisë për të përcaktuar nivelet e metanit dhe ujit që mund të priten.”

“Të dy llojet e modeleve arritën në të njëjtin përfundim: një zbulim përfundimtar i metanit.”

“Për të vërtetuar gjetjet tona, ne përdorëm metoda të fuqishme statistikore për të vlerësuar probabilitetin që zbulimi ynë të jetë zhurmë e rastësishme. Në fushën tonë, ne e konsiderojmë ‘standardin e artë’ si diçka të quajtur ‘zbulim 5-sigma’, që do të thotë shanset e zbulimit. të shkaktuara nga zhurma e rastësishme janë 1 në 1.7 milion. Ndërkohë, ne zbuluam metanin në 6.1-sigma si në spektrin e tranzitit ashtu edhe në spektrin e eklipsit, i cili vendos shanset për një zbulim të rremë në çdo vëzhgim në 1 në 942 milion, duke tejkaluar 5-sigma “standard ari” dhe duke forcuar besimin tonë në të dy zbulimet.”

“Me një zbulim kaq të sigurt, jo vetëm që gjetëm një molekulë shumë të pakapshme, por tani mund të fillojmë të eksplorojmë se çfarë na tregon kjo përbërje kimike për lindjen, rritjen dhe evolucionin e planetit. Për shembull, duke matur sasinë e metanit dhe ujit në planet, ne mund të konkludojmë raportin e atomeve të karbonit me atomet e oksigjenit.”

“Ky raport pritet të ndryshojë në varësi të vendit dhe kur formohen planetët në sistemin e tyre. Kështu, shqyrtimi i këtij raporti karbon-oksigjen mund të ofrojë të dhëna nëse planeti është formuar afër yllit të tij apo më larg përpara se të lëvizë gradualisht nga brenda.”

“Një gjë tjetër që na ka emocionuar në lidhje me këtë zbulim është mundësia për të krahasuar më në fund planetët jashtë sistemit tonë diellor me ata në të. NASA ka një histori të dërgimit të anijeve kozmike te gjigantët e gazit në sistemin tonë diellor për të matur sasinë e metanit dhe të tjerëve. molekulat në atmosferat e tyre Tani, duke bërë një matje të të njëjtit gaz në një ekzoplanet, ne mund të fillojmë të bëjmë një krahasim ‘mollë-mollë’ dhe të shohim nëse pritshmëritë nga sistemi diellor përputhen me atë që shohim jashtë tij. “

“Më në fund, ndërsa shikojmë drejt zbulimeve të ardhshme me Webb, ky rezultat na tregon se jemi në prag të gjetjeve më emocionuese. Vëzhgimet shtesë të MIRI dhe NIRCam të WASP-80 b me Webb do të na lejojnë të hetojmë vetitë e atmosferës në gjatësi vale të ndryshme të dritës. Gjetjet tona na bëjnë të mendojmë se do të jemi në gjendje të vëzhgojmë molekula të tjera të pasura me karbon, si monoksidi i karbonit dhe dioksidi i karbonit, duke na mundësuar të përshkruajmë një pamje më gjithëpërfshirëse të kushteve në atmosferën e këtij planeti . “

“Përveç kësaj, ndërsa gjejmë metanin dhe gazrat e tjerë në ekzoplanetë, ne do të vazhdojmë të zgjerojmë njohuritë tona për mënyrën se si funksionon kimia dhe fizika në kushte të ndryshme nga ajo që kemi në Tokë, dhe ndoshta së shpejti, në planetë të tjerë që na kujtojnë atë që kemi. Këtu në shtëpi. Një gjë është e qartë—-udhëtimi i zbulimit me teleskopin hapësinor James Webb është i mbushur me surpriza të mundshme.”