Po raz pierwszy wykryto dwutlenek węgla na odległej egzoplanecie

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) osiągnął przełom w badaniach egzoplanet, dokonując pierwszego bezpośredniego wykrycia dwutlenku węgla w atmosferach planet poza naszym Układem Słonecznym. Odkrycia dokonano w układzie HR 8799, oddalonym o 130 lat świetlnych od Ziemi, co stanowi istotny krok w zrozumieniu procesów formowania się planet i potencjalnej obecności życia poza Ziemią.

HR 8799 to młody układ planetarny, liczący około 30 milionów lat, co czyni go znacznie młodszym w porównaniu z naszym 4,6-miliardowym Układem Słonecznym. W skład tego systemu wchodzą cztery olbrzymie planety gazowe, które wciąż emitują duże ilości światła podczerwonego z powodu ciepła pozostałego po ich formowaniu. Ta emisja umożliwia naukowcom analizę ich atmosfer i lepsze zrozumienie procesów ich powstawania.

Dzięki zaawansowanym możliwościom JWST, naukowcy byli w stanie bezpośrednio zarejestrować obecność dwutlenku węgla w atmosferach wszystkich czterech planet układu HR 8799. To odkrycie dostarcza mocnych dowodów na to, że te planety mogły powstać w sposób podobny do Jowisza i Saturna, poprzez powolne gromadzenie stałych rdzeni, które następnie przyciągały gaz z protoplanetarnego dysku – proces znany jako akrecja rdzenia.

Obecność cięższych pierwiastków, takich jak węgiel, tlen i żelazo, w atmosferach tych planet sugeruje, że proces akrecji rdzenia był dominującym mechanizmem ich formowania. To odkrycie jest ekscytujące, ponieważ pozwala na lepsze porównanie tych odległych planet z gazowymi olbrzymami w naszym własnym Układzie Słonecznym, co z kolei może pomóc w zrozumieniu, jak powszechny jest ten proces w kosmosie.

JWST wykorzystuje koronografy, które blokują światło gwiazd, umożliwiając obserwację słabszego promieniowania podczerwonego emitowanego przez planety. Ta technologia pozwala na bezpośrednie obrazowanie egzoplanet i analizę ich atmosfer, co wcześniej było niezwykle trudne z powodu jasności gwiazd macierzystych.

Wcześniejsze metody polegały głównie na analizie światła gwiazd przechodzącego przez atmosfery planet podczas tranzytu, co dostarczało pośrednich informacji o ich składzie chemicznym. Bezpośrednie obrazowanie i spektroskopia w podczerwieni za pomocą JWST stanowią znaczący postęp, umożliwiając bardziej precyzyjne i bezpośrednie pomiary.

Odkrycie to otwiera nowe możliwości w badaniach egzoplanet, umożliwiając naukowcom lepsze zrozumienie procesów formowania się planet i ich atmosfer. Może to również pomóc w odróżnieniu gazowych olbrzymów od brązowych karłów – obiektów, które nie osiągnęły masy wystarczającej do zainicjowania syntezy jądrowej.

Ponadto, zrozumienie składu atmosfer tych planet może dostarczyć wskazówek na temat ich potencjalnej zdolności do podtrzymywania życia lub wpływu na stabilność i zamieszkiwalność innych planet w ich systemach. Jak zauważył William Balmer z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, główny autor badania, "Te olbrzymie planety mogą mieć głęboki wpływ na stabilność i zamieszkiwalność innych planet w systemie, więc zrozumienie ich powstawania jest kluczowe dla zrozumienia warunków, w jakich może powstać życie".

Bezpośrednie wykrycie dwutlenku węgla w atmosferach egzoplanet przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba stanowi kamień milowy w astrofizyce i badaniach planet pozasłonecznych. Odkrycie to nie tylko potwierdza zdolność JWST do szczegółowej analizy atmosfer odległych światów, ale także dostarcza cennych informacji na temat procesów formowania się planet, co może przyczynić się do lepszego zrozumienia naszego własnego miejsca we Wszechświecie.