Το διαστημικό τηλεσκόπιο Webb ανιχνεύει σημαντικά μόρια στον εξωπλανήτη K2-18b

Τα δεδομένα υποδηλώνουν έναν εξωπλανήτη με πιθανή υγρή επιφάνεια ωκεανού

Στην ατμόσφαιρα της κατοικήσιμης ζώνης έχουν εντοπιστεί μόρια που φέρουν άνθρακα Εξωπλανήτης K2-18 b από μια διεθνή ομάδα αστρονόμων που χρησιμοποιεί δεδομένα από NASA‘μικρό Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. Αυτά τα αποτελέσματα συνάδουν με την ύπαρξη ενός εξωπλανήτη που μπορεί να έχει επιφάνεια καλυμμένη από ωκεανούς κάτω από ατμόσφαιρα πλούσια σε υδρογόνο. Η ανακάλυψη παρέχει μια συναρπαστική εικόνα ενός πλανήτη που δεν μοιάζει με τίποτα στο ηλιακό μας σύστημα και εγείρει ενδιαφέρουσες προοπτικές για δυνητικά κατοικήσιμους κόσμους σε άλλα μέρη του σύμπαντος.

Τα φάσματα του K2-18 b, που ελήφθησαν με το όργανο NIRISS του Webb (εγγύς υπέρυθρη απεικόνιση και φασματογράφο χωρίς σχισμή) και το NIRSpec (φασματόμετρο κοντά στο υπέρυθρο), δείχνουν αφθονία μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη, καθώς και… Πιθανή ανακάλυψη εξωπλανήτη. Ένα μόριο που ονομάζεται διμεθυλοσουλφίδιο (DMS). Η ανίχνευση ανεπάρκειας μεθανίου, διοξειδίου του άνθρακα και αμμωνίας υποστηρίζει την υπόθεση ότι μπορεί να υπάρχει ένας ωκεανός νερού κάτω από μια ατμόσφαιρα πλούσια σε υδρογόνο στο K2-18 b. Το K2-18 b, 8,6 φορές τη μάζα της Γης, περιφέρεται γύρω από το δροσερό νάνο αστέρι K2-18 στην κατοικήσιμη ζώνη και βρίσκεται 120 έτη φωτός από τη Γη. Πιστώσεις εικόνας: NASA, ESA, Καναδική Διαστημική Υπηρεσία, Ralph Crawford (STScI), Joseph Olmstead (STScI), Niko Madhusudan (IoA)

Ο Webb ανιχνεύει μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα του K2-18b

Μια νέα έρευνα από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA για τον K2-18 b, έναν εξωπλανήτη 8,6 φορές τη μάζα της Γης, αποκάλυψε την παρουσία μορίων που φέρουν άνθρακα, συμπεριλαμβανομένου του μεθανίου και του διοξειδίου του άνθρακα. Η ανακάλυψη του Webb προστίθεται σε πρόσφατες μελέτες που υποδηλώνουν ότι ο K2-18 b θα μπορούσε να είναι ένας εξωπλανήτης, ένας με τη δυνατότητα να έχει μια ατμόσφαιρα πλούσια σε υδρογόνο και μια επιφάνεια καλυμμένη σε υδάτινο ωκεανό.

Η πρώτη εικόνα για τις ατμοσφαιρικές ιδιότητες αυτού του εξωπλανήτη στην κατοικήσιμη ζώνη προήλθε από παρατηρήσεις από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA, προκαλώντας περαιτέρω μελέτες που από τότε άλλαξαν την κατανόησή μας για το σύστημα.

Το K2-18 b περιφέρεται γύρω από το δροσερό νάνο αστέρι K2-18 στην κατοικήσιμη ζώνη και βρίσκεται 120 έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό του Λέοντα. Εξωπλανήτες όπως ο K2-18 b, που κυμαίνονται σε μέγεθος από τη Γη έως… ΠοσειδώναςΔεν μοιάζει με τίποτα στο ηλιακό μας σύστημα. Αυτή η έλλειψη ισοδύναμων κοντινών πλανητών σημαίνει ότι αυτοί οι «υπο-Ποσειδώνιοι πλανήτες» δεν είναι καλά κατανοητοί, και η φύση της ατμόσφαιράς τους είναι αντικείμενο ενεργούς συζήτησης μεταξύ των αστρονόμων.

Επιπτώσεις για την εξωηλιακή ζωή

Η πρόταση ότι ο υπο-Ποσειδώνιος πλανήτης K2-18 b θα μπορούσε να είναι εξωπλανήτης είναι ενδιαφέρουσα, καθώς ορισμένοι αστρονόμοι πιστεύουν ότι αυτοί οι κόσμοι είναι πολλά υποσχόμενα περιβάλλοντα για την αναζήτηση στοιχείων για ζωή σε εξωπλανήτες.

«Τα ευρήματά μας υπογραμμίζουν τη σημασία της εξέτασης διαφορετικών κατοικήσιμων περιβαλλόντων όταν ψάχνουμε για ζωή αλλού», εξήγησε ο Nico Madhusudan, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Cambridge και επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας που ανακοινώνει τα ευρήματα. «Παραδοσιακά, η αναζήτηση ζωής σε εξωπλανήτες έχει επικεντρωθεί κυρίως σε μικρότερους, βραχώδεις πλανήτες, αλλά οι μεγαλύτεροι κόσμοι της Έσσιας είναι πιο κατάλληλοι για ατμοσφαιρικές παρατηρήσεις».

Η αφθονία μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα και η έλλειψη αμμωνίας υποστηρίζουν την υπόθεση ότι μπορεί να υπάρχει ένας ωκεανός νερού κάτω από μια πλούσια σε υδρογόνο ατμόσφαιρα στο K2-18 b. Αυτές οι αρχικές παρατηρήσεις Webb παρείχαν επίσης την πιθανή ανακάλυψη ενός μορίου που ονομάζεται διμεθυλοσουλφίδιο (DMS). Στη Γη, αυτό παράγεται μόνο από τη ζωή. Το μεγαλύτερο μέρος του DMS στην ατμόσφαιρα της Γης εκπέμπεται από το φυτοπλαγκτόν σε θαλάσσια περιβάλλοντα.

Το συμπέρασμα DMS είναι λιγότερο ισχυρό και απαιτεί περαιτέρω επικύρωση.

«Οι επερχόμενες παρατηρήσεις Webb θα πρέπει να είναι σε θέση να επιβεβαιώσουν εάν το DMS είναι πράγματι παρόν στην ατμόσφαιρα του K2-18 b σε σημαντικά επίπεδα», εξήγησε ο Madhusudan.

Χαρακτηρισμός της ατμόσφαιρας των εξωπλανητών

Ενώ το K2-18 b βρίσκεται στην κατοικήσιμη ζώνη και είναι πλέον γνωστό ότι φιλοξενεί μόρια που φέρουν άνθρακα, αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι ο πλανήτης θα μπορούσε να υποστηρίξει ζωή. Το μεγάλο μέγεθος του πλανήτη – η ακτίνα του είναι 2,6 φορές μεγαλύτερη από αυτή της Γης – σημαίνει ότι το εσωτερικό του πλανήτη πιθανότατα περιέχει ένα μεγάλο μανδύα πάγου υψηλής πίεσης, όπως του Ποσειδώνα, αλλά με μια πιο λεπτή, πλούσια σε υδρογόνο ατμόσφαιρα και μια ωκεάνια επιφάνεια. Οι κόσμοι της Έσσιας αναμένεται να περιέχουν ωκεανούς νερού. Ωστόσο, είναι επίσης πιθανό ο ωκεανός να είναι πολύ ζεστός για να είναι κατοικήσιμος ή υγρός.

«Αν και αυτός ο τύπος πλανήτη δεν υπάρχει στο ηλιακό μας σύστημα, οι υπο-Ποσειδώνιοι πλανήτες είναι ο πιο κοινός τύπος πλανήτη που είναι γνωστός μέχρι στιγμής στον γαλαξία», εξήγησε το μέλος της ομάδας Subhajit Sarkar από το Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ. «Πήραμε το πιο λεπτομερές φάσμα της κατοικήσιμης υποζώνης του Ποσειδώνα μέχρι σήμερα, και αυτό μας επέτρεψε να αναγνωρίσουμε μόρια στην ατμόσφαιρά του».

Ο χαρακτηρισμός της ατμόσφαιρας των εξωπλανητών όπως ο K2-18 b – που σημαίνει τον προσδιορισμό των αερίων και των φυσικών συνθηκών τους – είναι ένα πολύ ενεργό πεδίο στην αστρονομία. Ωστόσο, αυτοί οι πλανήτες κυριολεκτικά υπερκαλύπτονται από τη λάμψη των μεγαλύτερων αστεριών τους, καθιστώντας την ανίχνευση της ατμόσφαιρας των εξωπλανητών ιδιαίτερα δύσκολη.

Η ομάδα απέφυγε αυτή την πρόκληση αναλύοντας το φως από το μητρικό αστέρι του K2-18 b καθώς περνούσε από την ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη. Ο K2-18 b είναι ένας διερχόμενος εξωπλανήτης, που σημαίνει ότι μπορούμε να ανιχνεύσουμε μια πτώση της φωτεινότητας καθώς διέρχεται από την όψη του αστέρα-ξενιστή του. Έτσι ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά ο εξωπλανήτης το 2015 από την αποστολή K2 της NASA. Αυτό σημαίνει ότι κατά τη διάρκεια της διέλευσης, ένα μικρό μέρος του αστρικού φωτός θα περάσει από την ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη πριν φτάσει σε τηλεσκόπια όπως το Webb. Το πέρασμα του αστρικού φωτός μέσα από την ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη αφήνει ίχνη που οι αστρονόμοι μπορούν να συνδυάσουν για να αναγνωρίσουν τα αέρια στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη.

Οι δυνατότητες του James Webb και η μελλοντική έρευνα

«Αυτό το αποτέλεσμα ήταν δυνατό μόνο λόγω της εκτεταμένης περιοχής μήκους κύματος και της άνευ προηγουμένου ευαισθησίας του Webb, που επέτρεψε την ισχυρή ανίχνευση φασματικών χαρακτηριστικών με δύο μόνο διελεύσεις», είπε ο Madhusudan. «Για σύγκριση, μια παρατήρηση διέλευσης με το Webb έδωσε μια ανάλυση συγκρίσιμη με οκτώ παρατηρήσεις του Hubble που έγιναν σε μερικά χρόνια και σε ένα σχετικά στενό εύρος μήκους κύματος».

«Αυτά τα αποτελέσματα είναι το αποτέλεσμα μόνο δύο παρατηρήσεων του K2-18 b, και υπάρχουν κι άλλες στο δρόμο», εξήγησε ο Σάββας Κωνσταντίνου από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ. «Αυτό σημαίνει ότι η εργασία μας εδώ είναι μόνο μια πρώιμη επίδειξη του τι θα μπορούσε να παρατηρήσει ο Webb σε εξωπλανήτες στην κατοικήσιμη ζώνη».

Τα ευρήματα της ομάδας έγιναν δεκτά για δημοσίευση στο The Επιστολές Αστροφυσικού Περιοδικού.

Η ομάδα σκοπεύει τώρα να διεξαγάγει έρευνα παρακολούθησης χρησιμοποιώντας το φασματόμετρο MIRI (μέσο υπέρυθρο όργανο) του τηλεσκοπίου, το οποίο ελπίζει ότι θα επικυρώσει περαιτέρω τα ευρήματά τους και θα παράσχει νέες πληροφορίες για τις περιβαλλοντικές συνθήκες στο K2-18 b.

«Ο απώτερος στόχος μας είναι να εντοπίσουμε τη ζωή σε έναν κατοικήσιμο εξωπλανήτη, ο οποίος θα άλλαζε την κατανόησή μας για τη θέση μας στο σύμπαν», κατέληξε ο Madhusudan. «Τα ευρήματά μας είναι ένα πολλά υποσχόμενο βήμα προς μια βαθύτερη κατανόηση των κόσμων της Έσσης σε αυτή την προσπάθεια».

Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA είναι το κορυφαίο παρατηρητήριο διαστημικής επιστήμης στον κόσμο. Λύνει τα μυστήρια του ηλιακού μας συστήματος, κοιτάζει πέρα ​​από τους μακρινούς κόσμους γύρω από άλλα αστέρια και εξερευνά τις μυστηριώδεις δομές και την προέλευση του σύμπαντός μας και τη θέση μας σε αυτό. Το WEB είναι ένα διεθνές πρόγραμμα με επικεφαλής τη NASA με τους εταίρους της τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA).Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος) και την Καναδική Διαστημική Υπηρεσία.