Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)

[Slavin]

Zdumieni astronomowie znajdują nietypowe „nachylone” planety nawet w pozornie idealnych układach planetarnych.

Na tym ładnym kolorowym diagramie:

Te dwie stale krążące wokół ich pojedyńczego słońca planety wykazują swoje niewielkie nachylenie w porównaniu do osi obrotu ich pojedyńczego słońca macierzystego.

Źródło: Malena Rice


Zrozumienie że nawet planety w dziewiczych układach słonecznych mają pewne nachylenie swoich orbit stawia nasz Układ Słoneczny w jeszcze szerszej perspektywie.

Naukowcy od dawna zastanawiali się dlaczego wszystkie planety w naszym Układzie Słonecznym mają lekko nachylone orbity.

Jednak nowe badanie niedawno przeprowadzone przez badaczy z Yale sugeruje że zjawisko to może nie być wcale takie wyjątkowe.

Nawet w „dziewiczych” układach słonecznych planety wykazują pewne nachylenie.

Astronomowie od dawna zakładali że planety o nierównych nachylonych orbitach takich które nie pokrywają się z osią obrotu swojego macierzystego słońca są wynikiem jakiegoś kosmicznego zgiełku takiego jak pobliskie gwiazdy i planety popychające swoich sąsiadów.

Jednak wyniki badań opublikowanych w The Astronomical Journal niespodziewanie wskazują że jednak jest inaczej.

W ramach tego badania międzynarodowy zespół pod kierownictwem astronom z Yale Maleny Rice przeprowadził wszechstronną analizę dziewiczych wieloplanetarnych układów słonecznych w których orbity planet pozostały stosunkowo niezakłócone od czasu ich powstania.

Tego typu konfiguracja w której orbita jednej planety jest precyzyjnie ułożona względem orbity innej planety w dokładnym całkowitym stosunku okresów orbitalnych jest prawdopodobnie często spotykana w układach słonecznych na wczesnym etapie ich rozwoju - powiedziała Rice adiunkt astronomii na Wydziale Sztuki i Nauk Yale i główna autorka swojego badania.

To jest wprawdzie wspaniała konfiguracja - ale tylko niewielki procent tych układów ją zachowuje - powiedziała Rice.

Rice i jej współpracownicy niespodziewanie odkryli że nawet w tych układach słonecznych planety mogą mieć nachylenie swoich orbit do 20 stopni.

Naukowcy zaczęli swoją pracę od pomiaru nachylonej orbity TOI-2202 b planety będącej „ciepłym jowiszem” w dziewiczym układzie słonecznym.

Ciepły jowisz to jest planeta znacznie większa od Ziemi której okres obiegu jest znacznie krótszy niż ziemskie 365 dni.

Naukowcy porównali tą orbitę TOI-2202 b z innymi danymi wielu innych orbit z pełnego spisu podobnych planet znalezionych w Archiwum Egzoplanet NASA.

W tym szerszym kontekście typowe nachylenie orbit takich planet wynosiło aż 20 stopni a układ TOI-2202 b był jednym z najsilniej nachylonych tego typu układów.

Rice zauważyła, że odkrycie to dostarcza cennych informacji na temat wczesnego rozwoju układu planetarnego.

Ponadto wskazała że niewielkie nachylenie jest powszechne w kosmosie co ma istotne znaczenie dla naszego Układu Słonecznego.

Nowe badanie również pomaga Rice w zrozumieniu układów słonecznych zawierających tzw. „gorące jowisze” - czyli układów w których znajdują się gazowe olbrzymy podobne do Jowisza lecz posiadające bardzo krótkie okresy orbitalne.

Staram się dowiedzieć dlaczego układy z gorącymi jowiszami mają tak ekstremalnie nachylone orbity - powiedziała Rice.

Kiedy doszło do tego nachylenia?

Czy mogą po prostu powstawać w taki sposób?

Żeby to zrozumieć muszę najpierw poznać jakie typy układów nie charakteryzują się aż tak dramatycznym nachyleniem.

https://news.yale.edu/2023/11/28/astronomers-find-tilted-planets-even-pristine-solar-systems

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ad09de

[Slavin]

Tutaj ichniejszego życia raczej nie ma. Gliese 367b to jest kolejny martwy/jałowy glob stale krążący wokół czerwonego karła.



Kwestia tego czy na planetach stale krążących wokół swoich czerwonych karłów może istnieć życie jest jedną z najciekawszych kwestii wśród wszystkich poszukiwaczy życia pozaziemskiego.

Z jednej strony czerwone karły to są najpowszechniej występujące gwiazdy w naszej galaktyce i wokół nich powszechnie znajduje się liczne planety skaliste zbliżone rozmiarami do Ziemi.

Z drugiej jednak strony te chłodne i niepozorne gwiazdy niestety nie należą do spokojnych i bardzo często sterylizują swoje otoczenie swoimi potężnymi rozbłyskami które są w stanie wręcz zwiewać całe atmosfery z powierzchni ich planet.

W tym kontekście nie są one zbyt przyjaźnie nastawione do jakichkolwiek form życia.

Jeżeli zatem chcemy dowiedzieć się jak faktycznie wygląda otoczenie czerwonego karła to musimy uważniej przyjrzeć się atmosferom egzoplanet stale krążących wokół nich.

W ramach najnowszego projektu badawczego zespół astronomów postanowił przyjrzeć się atmosferze egzoplanety GJ 367b.

Wyniki ich obserwacji nie napawają optymizmem.

Mówiąc najprościej może i planeta ta posiadała kiedyś swoją własną atmosferę jednak do chwili obecnej utraciła praktycznie wszystkie otaczające ją związki lotne.

Z dużym prawdopodobieństwem można stwierdzić że za zniknięcie jej atmosfery odpowiada czerwony karzeł wokół którego ona stale krąży.

Skoro już mowa o tym czerwonym karle Gliese 367 to jest gwiazda oddalona od nas o około 30 lat świetlnych.

W toku obserwacji przeprowadzonych w 2021 roku za pomocą teleskopu TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) naukowcy odkryli w jej otoczeniu trzy egzoplanety.

Jedną z nich jest opisywana tutaj GJ367b.

Jest to planeta której jedno okrążenie jej gwiazdy macierzystej zajmuje zaledwie około 7,7 godziny.

Wszystko wskazuje także na to, że planeta jest zsynchronizowana pływowo ze swoją gwiazdą a zatem stale/wiecznie jest zwrócona tą samą stroną do niej.

Problemem w przypadku tej planety jest zdecydowanie za mała odległość od jej gwiazdy.

Oznacza to że na powierzchnię gwiazdy pada setki razy więcej promieniowania niż na powierzchnię Ziemi.

Naukowcy szacują że na stale/wiecznie dziennej stronie tej planety temperatura na jej powierzchni wynosi około 1500 stopni Celsjusza.

GJ 367b jest planetą nieco mniejszą od Ziemi.

Jej promień to jest około 72 procent promienia Ziemi.

Co jednak ciekawe to jest obiekt niezwykle gęsty: jego gęstość jest aż dwa razy większa od średniej gęstości Ziemi.

Według badaczy oznacza to że zbudowana jest ona głównie z żelaza a jej zewnętrzne warstwy krzemianowe zostały usunięte przez intensywne promieniowanie jej gwiazdy macierzystej.

Wszystkie powyższe informacje wskazują że GJ 367b nigdy nie nadawała się do zamieszkania ponieważ znajduje się zdecydowanie za blisko swojej gwiazdy.

Nie zmienia to jednak faktu że planety stale krążące wokół czerwonych karłów wciąż są dla badaczy niezwykle ciekawe.

Po pierwsze czerwonych karłów jest mnóstwo a połowa gwiazd w Drodze Mlecznej to są prawdopodobnie właśnie czerwone karły.

A zatem zdecydowana większość egzoplanet w naszej galaktyce prawdopodobnie stale krąży wokół swoich czerwonych karłów.

Możemy tutaj mówić o wręcz setkach miliardów egzoplanet.

Dla poszukiwaczy życia zatem kluczowe będą badania atmosfer tych planet stale krążących wokół czerwonych karłów.

Na szczęście czerwone karły są znacznie łatwiejsze do badania niż żółte gwiazdy podobne do Słońca ponieważ są one ciemniejsze i mniejsze.

Problemem w ich przypadku są jednak ich rozbłyski na powierzchni takich gwiazd.

Jeżeli ich planety znajdują się zbyt blisko swojej gwiazdy to potężny rozbłysk na powierzchni czerwonego karła może całkowicie zniszczyć ich atmosfery i zabijać jakiekolwiek formy życia potencjalnie na nich istniejące.

Naukowcy zbadali widmo tej emisji po dziennej stronie planety GJ 367b żeby ustalić z czego zbudowana jest jej powierzchnia i jaką potencjalną atmosferę ona posiada.

Te wyniki okazały się przewidywalne.

Ta planeta ma zerowe albedo i nie wykazuje jakiejkolwiek recyrkulacji ciepła i nie posiada ona żadnej atmosfery.

Skoro ciepło ze strony dziennej w żaden sposób stale nie przechodzi na drugą stronę nocną a to oznacza brak atmosfery gęstszej niż 1 bar.

Widmo emisji nocnej strony tej planety wyklucza istnienie także jeszcze rzadszej atmosfery.

Egzoplaneta GJ 367b nigdy nie nadawała się do zamieszkania.

Jest ona po prostu o wiele za blisko swojej macierzystej gwiazdy.

Nie zmienia to jednak faktu że jej obserwacje przyniosły nam wiele przydatnych informacji.

Teraz astronomowie powinni skupić się na poszukiwaniu egzoplanet skalistych znajdujących się nieco dalej od macierzystego czerwonego karła i sprawdzić jak na nich wygląda kwestia ich atmosfer.

Rzeczywistość jest jednak taka że coraz więcej obserwacji prowadzi do smutnego wniosku że czerwone karły nie sprzyjają powstawaniu życia.

Z uwagi na to że zdecydowana większość gwiazd tego czerwonego typu jest stosunkowo ciemna i chłodna to ich ekosfery (czyli strefy w których na powierzchni planety może istnieć woda w stanie ciekłym) znajdują się stosunkowo blisko centralnej gwiazdy.

Tam z kolei jednak na taką skalistą planetę niemal zawsze czekają szkodliwe potężne rozbłyski gwiezdne których na czerwonych karłach niestety jest zawsze znacznie więcej niż na powierzchni żółtych gwiazd podobnych do Słońca.

[Slavin]

Na to cierpliwie od dawna wszyscy czekaliśmy!

Sławny Hubble nareszcie odkrył zwykłą parę wodną H20 w atmosferze małej rozmiarowo egzoplanety.



Czego tak naprawdę najbardziej wyczekują zarówno zawodowi astronomowie badający planety pozasłoneczne jak i szeroka stale zainteresowana tym na bieżąco "kosmiczna" opinia publiczna?

Oczywiście odkrycia planety skalistej na której potencjalnie istnieje obca zaawansowana cywilizacja.

Jeżeli to nie jest możliwe to niech to będzie przynajmniej odkrycie planety skalistej z jakimkolwiek życiem na jej powierzchni.

Jeżeli natomiast nawet to nie jest niemożliwe to niech chociaż to będzie planeta skalista na której powierzchni istnieją warunki sprzyjające powstaniu życia.

O! I o takiej planecie już możemy nareszcie mówić.

Bo astronomowie korzystający ze sławnego Kosmicznego Teleskopu Hubble’a właśnie poinformowali o odkryciu najmniejszej dotąd planety pozasłonecznej w której atmosferze potwierdzono obecność zwykłej pary wodnej H2O.

Planetą tą jest GJ 9827d której średnicę oszacowano na dwie średnice Ziemi.

To jest pierwszy przypadek bezpośredniego zaobserwowania pary wodnej w atmosferze planety skalistej.

Naukowcy wskazują że jest to niezwykle ważny krok na drodze do ustalenia jak często para wodna występuje w atmosferach planet stale krążących wokół gwiazd innych niż Słońce w naszej galaktyce.

Warto jest jednak tutaj zaznaczyć że jak na razie nie jest wiadomo na pewno czy Hubble odkrył stosunkowo niewielką ilość pary wodnej w atmosferze bogatej w wodór H2 czy też atmosfera tej planety składa się głównie z wody H2O która jest pozostałością po pierwotnej atmosferze wodorowo-helowej która z czasem została odparowana przez promieniowanie swojej gwiazdy macierzystej.

„Nasz program obserwacyjny został zaprojektowany specjalnie z myślą nie tylko o wykryciu cząsteczek w atmosferze planety ale także z myślą o poszukiwaniu jej pary wodnej".

Każdy wynik pozytywny byłby ekscytujący, niezależnie od tego czy w atmosferze dominowałaby para wodna czy też byłaby jedynie niewielkim elementem atmosfery zdominowanej przez wodór”.

Mówi główny autor tego artykułu naukowego Pierre-Alexis Roy z Université de Montréal.

Do tej pory nie byliśmy w stanie nigdy wcześniej bezpośrednio wykryć atmosfery aż tak małej rozmiarowo planety.

"Teraz jednak to się zmienia” - dodaje Benneke.

„W pewnym momencie w czasie badania tych mniejszych rozmiarowo planet musi nastąpić ten czas w którym na planetach nie ma już wodoru H2 a ich atmosfery bardziej przypominają Wenus w atmosferze której dominuje dwutlenek węgla CO2”.

Ponieważ planeta GJ 9827d jest tak gorąca jak Wenus i ma ona temperaturę wynoszącą około 425 stopni Celsjusza z pewnością byłaby niegościnnym i parnym światem gdyby jej atmosfera składała się głównie z pary wodnej H2O.

W tej chwili temu zespołowi badawczemu pozostały dwie możliwości.

Ta planeta wciąż posiada swoją bogatą w wodór otoczkę wypełnioną wodą co by oznaczało że jest minineptunem albo jest to cieplejsza wersja Europy lodowego księżyca Jowisza który ma pod swoją lodową skorupą sumarycznie dwa razy więcej ciekłej wody niż wszystkie oceany na tej Ziemi razem wzięte.

Planeta GJ 9827d może chemicznie/geologicznie składać się w połowie z ciekłej wody a w połowie ze skał w równej proporcji.

Możliwe zatem że to jest mała planeta skalista z rozległą atmosferą z pary wodnej.

Jeśli ta planeta posiada swoją resztkową atmosferę bogatą w wodę to oznaczałoby to że uformowała się dalej od swojej gwiazdy macierzystej gdzie temperatura jest niska a woda jest dostępna w postaci lodu nie tak jak w jej obecnym położeniu.

W tym scenariuszu ta planeta przeniosłaby się bliżej tej gwiazdy i naraziła się na znacznie więcej promieniowania.

W nowym położeniu wodór H2 jest tam ogrzewany i potem ucieka on z okowów za słabej grawitacji tej planety.

Alternatywna teoria głosi że ta planeta powstała blisko gorącej gwiazdy a w jej atmosferze znajdowały się śladowe ilości wody.

W ramach tych badań ci naukowcy obserwowali tą planetę za pomocą Hubble’a podczas 11 tranzytów rozłożonych na trzy lata.

Podczas tranzytów światłom emitowane przez gwiazdę macierzystą przenika przez atmosferę planety i niesie ze sobą widmowy odcisk związków chemicznych tworzących tę atmosferę.

Jeśli na planecie znajdują się chmury, są one na tyle nisko w atmosferze że nie zasłaniają całkowicie widoku atmosfery obserwowanego przez Hubble’a a Hubble jest w stanie dostrzec parę wodną ponad jej chmurami.

Odkrycie Hubble’a otwiera drzwi do bardziej szczegółowych badań tej planety.

Jest dobrym celem dla Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba który będzie w stanie wykonać widmo atmosfery w niewidocznej podczerwieni w celu poszukiwania innych związków chemicznych.

GJ 9827d została odkryta przez należący do NASA sławny Kosmiczny Teleskop Keplera w 2017 roku.

Stale ona okrąża swojego czerwonego karła w czasie zaledwie 6,2 dnia a gwiazda GJ 9827 znajduje się 97 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Ryb.

[Slavin]

Hubble nareszcie znajduje zwyczajną parę wodną H2O w atmosferze małej egzoplanety.

Na ilustracji:

Wizja artystyczna egzoplanety GJ 9827d najmniejszej srednicą egzoplanety w której atmosferze spektralnie wykryto zwyczajną parę wodną H2O.

Źródło: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI) i Ralf Crawford (STScI)


Korzystając z Teleskopu Hubble’a astronomowie zaobserwowali najmniejszą egzoplanetę w której atmosferze spektralnie wykryto parę wodną H20.

Egzoplaneta GJ 9827d której średnica jest w przybliżeniu dwa razy mniejsza od średnicy Ziemi może być przykładem potencjalnych planet z bogatymi w wodę H2O ich atmosferami w innych częściach naszej Galaktyki.

Członek zespołu Björn Benneke z Trottier Institute for Research on Exoplanets na Université de Montréal powiedział:

To byłby pierwszy raz kiedy moglibyśmy bezpośrednio wykazać przez bezpośrednią detekcję atmosfery że te planety z bogatymi w wodę ich atmosferami mogą faktycznie istnieć wokół innych gwiazd.

Dodał on również:

To jest ważny krok w kierunku określenia występowania i różnorodności atmosfer na planetach skalistych.

Woda na tak małej planecie to jest przełomowe odkrycie - dodała Laura Kreidberg z Instytutu Astronomicznego Maxa Plancka w Heidelbergu w Niemczech.

To przybliża nas bardziej niż kiedykolwiek wcześniej do scharakteryzowania prawdziwie podobnych do Ziemi światów.

Jest jednak jeszcze zbyt wcześnie żeby stwierdzić czy spektroskopia Hubble’a zmierzyła niewielką ilość pary wodnej w puszystej atmosferze bogatej w wodór czy też atmosfera planety składa się głównie z wody pozostałej po pierwotnej atmosferze wodorowo-helowej która wyparowała pod wpływem promieniowania jej gwiazdy macierzystej.

Nasz program obserwacyjny jest prowadzony przez głównego naukowca Iana Crossfielda z Uniwersytetu Kansas w Lawrecne został zaprojektowany specjalnie w celu nie tylko wykrycia cząsteczek w atmosferze planety ale także poszukiwania pary wodnej H2O.

Oba te wyniki były ekscytujące niezależnie od tego czy para wodna jest dominującym czy tylko niewielkim gatunkiem w atmosferze zdominowanej głównie przez wodór H2 - powiedział główny autor tego artykułu naukowego Pierre-Alexis Roy z Trottier Institute for Research on Exoplanets na Université de Montréal.

Do tej pory nie byliśmy w stanie bezpośrednio wykryć atmosfery tak małej planety.

Teraz powoli wchodzimy w ten reżim - dodał Benneke.

W pewnym momencie, gdy badamy mniejsze planety musi nastąpić przejście w którym na tych małych światach nie ma już wodoru a ich atmosfery bardziej przypominają Wenus (która jest zdominowana przez dwutlenek węgla CO2).

Ponieważ ta planeta jest tak samo gorąca jak Wenus i ma ona temperaturę 420 stopni Celsjusza z pewnością byłaby niegościnnym i parnym światem gdyby jej atmosfera chemicznie składała się głównie z pary wodnej H2O.

Obecnie zespołowi pozostają tylko dwie możliwości.

Jednym ze scenariuszy jest to że ta planeta wciąż trzyma się bogatej w wodór H2 atmosfery wypełnionej wodą co czyni ją minineptunem.

Alternatywnie może to być cieplejsza i znacznie większa rozmiarowo wersja lodowej Europy sławnego księżyca Jowisza który najprawdopodobniej ma sumarycznie pod swoją zewnętrzną skorupą lodową aż dwa razy więcej ciekłej wody niż ma jej sumarycznie cała Ziemia.

Planeta GJ 9827d mogłaby chemicznie składać się w połowie z ciekłej wody a w drugiej połowie ze skał.

A na szczycie jakiegoś mniejszego ciała skalistego znajdowałoby się dużo pary wodnej - powiedział Benneke.

W przypadku gdy ta planeta posiada swoją szczątkową atmosferę bogatą w wodę prawdopodobnie uformowała się dalej od swojej gwiazdy macierzystej niż jej obecna cieplejsza lokalizacja gdzie temperatura jest za niska a ta jej woda jest dostępna tylko w postaci lodu wodnego.

W takim scenariuszu ta planeta mogła migrować jeszcze bliżej swojej gwiazdy co skutkowałoby jej większym nasłonecznieniem.

Wodór H2 zostałby wówczas podgrzany i mógł on uciec lub nadal uciekać z powodu słabej grawitacji tej planety.

Alternatywna teoria zakłada że ta planeta uformowała się za blisko tej gorącej gwiazd co oznaczałoby że ma tylko niewielką ilość wody w swojej atmosferze.

GJ 9827d została odkryta przez Kosmiczny Teleskop Keplera w 2017 roku.

Wykonuje ona jedną swoją orbitę wokół tego czerwonego karła co zaledwie 6,2 dnia.

Gwiazda GJ 9827 znajduje się 97 lat świetlnych od Ziemi w konstelacji Ryb.

https://hubblesite.org/contents/news-releases/2024/news-2024-007

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/acebf0

[Slavin]

Poszukiwanie potencjalnego życia w atmosferach małych egzoplanet wciąż trwa. Co nas ciekawego czeka w najbliższej przysłości?



Poszukiwanie życia we wszechświecie trwa w najlepsze już od kilkudziesięciu lat.

Poza ekscytującym ale jednak nic nieznaczącym sygnałem Wow!

Jak na razie niczego we wszechświecie nie usłyszeliśmy niezależnie od tego jak bardzo nadstawiamy ucha.

Najnowsze badania sugerują jednak że następna generacja zaawansowanych teleskopów może znacząco zwiększyć nasze szanse powodzenia bowiem jako pierwsza będzie ona w stanie precyzyjnie analizować atmosfery pobliskich egzoplanet

Artykuł został opublikowany niedawno w periodyku naukowym The Astronomical Journal szczegółowo opisuje wysiłki zespołu naukowców z Ohio State University którzy badali zdolność przyszłych teleskopów do wykrywania chemicznych śladów tlenu, dwutlenku węgla, metanu i wody na dziesięciu pobliskich egzoplanetach skalistych.

Pierwiastki te są biosygnaturami występującymi również w atmosferze ziemskiej które mogą dostarczyć kluczowych naukowych dowodów na istnienie życia.

Badanie wykazało że w przypadku ciekawej pary dwóch pobliskich światów, Proxima Centauri b i GJ 887 b teleskopy te są bardzo skuteczne w wykrywaniu obecności potencjalnych biosygnatur.

Z tych dwóch ustaleń jednoznacznie wynika że tylko w przypadku Proxima Centauri b maszyny byłyby w stanie wykryć dwutlenek węgla gdyby był on obecny w jej atmosferze.

Chociaż wciąż nie odkryto żadnej egzoplanety która dokładnie odzwierciedlałaby warunki życia na Ziemi we wczesnych fazach rozwoju praca ta sugeruje że po bardziej szczegółowym zbadaniu takie wyjątkowe superziemie czyli planety masywniejsze od Ziemi ale jednocześnie mniejsze od Neptuna mogłyby stanowić odpowiedni cel dla wielu przyszłych misji badawczych.



Ekstremalnie Wielki Teleskop Zachodnioeuropejski ELT.

Żeby zintensyfikować poszukiwania planet nadających się do zamieszkania Huihao Zhang główny autor tego opracowania i student astronomii w Ohio State wraz ze swoimi współpracownikami postanowił określić skuteczność wyspecjalizowanych instrumentów obserwacyjnych takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) i inne niezwykle duże teleskopy takie jak obecnie budowany Ekstremalnie Wielki Teleskop Teleskop Trzydziestometrowy i Gigantyczny Teleskop Magellana które nareszcie umożliwią badaczom bezpośrednie obrazowanie egzoplanet.

Nie każda planeta nadaje się do bezpośredniego obrazowania ale właśnie dlatego symulacje dają nam przybliżone pojęcie o tym co taki wielki teleskop mógłby nam pokazać.

Bezpośrednia metoda obrazowania egzoplanet polega na użyciu koronografu do blokowania światła gwiazdy macierzystej co pozwala naukowcom uchwycić delikatny obraz właściwej planety stale krążącej wokół niej.

Ponieważ jednak zlokalizowanie ich w ten sposób może być trudne i czasochłonne badacze chcieli sprawdzić jak dobrze teleskopy tego typu poradzą sobie z tym wyzwaniem.

W tym celu przetestowano zdolność instrumentów każdego teleskopu do odróżniania uniwersalnego szumu tła od sygnału planetarnego który chcieli oni uchwycić podczas wykrywania biosygnatur.

Taki stosunek sygnału do szumu określa bowiem jak łatwo można wykryć i przeanalizować sygnał pochodzący z danego obiektu.

Te wyniki pokazały że tryb bezpośredniego obrazowania jednego z instrumentów ELT, zwanego Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph zawsze działał lepiej w przypadku trzech planet (GJ 887 b, Proxima b i Wolf 1061 c) w wykrywaniu obecności metanu, węgla dwutlenek węgla i wodę podczas gdy jego monolityczny optyczny spektrograf polowy o wysokiej rozdzielczości kątowej i integralny spektrograf polowy bliskiej podczerwieni mógł wykrywać metan, dwutlenek węgla, tlen i wodę ale wymagał znacznie dłuższego czasu obserwacyjnego.



Teleskop Trzydziestometrowy.

Dodatkowo, ponieważ wnioski te dotyczyły instrumentów które będą musiały zajrzeć przez chemiczną mgłę atmosfery ziemskiej żeby poczynić postępy w poszukiwaniu życia kosmicznego porównano je z obecnymi możliwościami JWST w przestrzeni kosmicznej, powiedział Zhang.

„Trudno powiedzieć czy teleskopy kosmiczne zawsze są lepsze od teleskopów naziemnych ponieważ są inne” - powiedział.

W tym przypadku tego odkrycia ujawniły że chociaż GJ 887 b jest jednym z najodpowiedniejszych celów do bezpośredniego obrazowania przez wielkie teleskopy naziemne, ponieważ jej lokalizacja i jej rozmiar powodują szczególnie wysoki stosunek sygnału do szumu w przypadku niektórych planet tranzytujących takich jak planety układu TRAPPIST-1, teleskop Jamesa Webba bardziej nadaje się do ich wykrywania niż bezpośrednie obrazowanie za pomocą teleskopów naziemnych.



Gigantyczny Teleskop Magellana.

Ponieważ jednak w badaniu przyjęto bardziej konserwatywne założenia dotyczące danych prawdziwa skuteczność przyszłych narzędzi astronomicznych może w dalszym ciągu zaskakiwać naukowców.

Pomijając subtelne różnice w wydajności te potężne instrumenty przysłużą się poszerzaniu naszej wiedzy o wszechświecie i mają się wzajemnie uzupełniać, powiedział Ji Wang, współautor badania i adiunkt astronomii w Ohio State.

Dlatego właśnie potrzebne są badania takie jak to które oceniają ich ograniczenia.

„Nie można wystarczająco podkreślić znaczenia symulacji a zwłaszcza w przypadku misji które kosztują miliardy dolarów” - powiedział Wang.

„Ludzie nie tylko muszą całymi latami mozolnie budować odpowiednio innowacyjny/zaawansowany sprzęt ale także bardzo się starają symulować jego wydajność i być przygotowani na osiągnięcie tak wspaniałych wyników”.

Najprawdopodobniej jako że żaden z gigantycznych teleskopów naziemnych nie zostanie ukończony przed końcem tej dekady kolejne kroki badaczy będą opierały się na symulacjach tego jak dobrze przyszłe teleskopy poradzą sobie z badaniem zawiłości licznych dowodów życia na naszej planecie.

„Chcemy zobaczyć w jakim stopniu możemy zbadać naszą atmosferę z niezwykłą szczegółowością i ile informacji możemy z niej wydobyć” - powiedział Wang.

„Ponieważ jeśli nie będziemy w stanie odpowiedzieć na pytania dotyczące możliwości zamieszkania w atmosferze ziemskiej nie będziemy mogli zacząć odpowiadać na te pytania wokół innych planet”.

[Slavin]

TOI-1136: Wokół tej burzliwej gwiazdy stale krąży przynajmniej sześć jej planet.



Układ ten nie tylko może zapewnić bardzo potrzebny wgląd w to, jak powstają i ewoluują planety krążące wokół młodej gwiazdy.

Mało tego, jego podobieństwo do Układu Słonecznego może zapewnić astronomom wgląd w to jak mogło wyglądać nasze bezpośrednie otoczenie jakieś 4 miliardy lat temu.

Sześć a prawdopodobnie aż siedem egzoplanet stale krąży wokół stosunkowo bliskiego nam karła w Drodze Mlecznej zwanego TOI-1136.

Gwiazda ta znajduje się około 270 lat świetlnych od Ziemi.

To jeden z niewielu znanych tak licznych układów planetarnych.

Na swój sposób pod wieloma względami jest bardzo podobny do Układu Słonecznego a pod innymi bardzo od niego odmienny.

Właśnie to sprawia, że możemy się z niego naprawdę dużo dowiedzieć.

Naukowcy początkowo badali układ planetarny TOI-1136 za pomocą satelity Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) szukając w jego otoczeniu planet.

Kiedy te już udało się dostrzec, inny zespół badaczy wziął się za opisanie mas i orbit odkrytych planet, a nawet za próbę przyjrzenia się ich atmosferom.

Planety w tym układzie, oznaczone nazwami od TOI-1136 b do TOI-1136 g są klasyfikowane jako podneptuny.

Najmniejszy z sześciu potwierdzonych światów ma średnicę dwukrotnie większą od Ziemi podczas gdy niektóre z jego rodzeństwa planety są aż czterokrotnie większe od naszej planety - mniej więcej wielkości Urana i Neptuna.

Wszystkie egzoplanety TOI-1136 znajdują się tak blisko swojej gwiazdy macierzystej, że okrążają ją w mniej niż 88 ziemskich dni.

Tutaj jest warto zauważyć, że 88 dni to okres obiegu Merkurego, planety znajdującej się najbliżej Słońca co oznacza że wszystkie te planety mogą znajdować się bliżej swojej gwiazdy niż najbliższa planeta krążąca wokół Słońca.

Jak wskazują badacze, są to dla nas nietypowe planety, bowiem w Układzie Słonecznym nie mają one swojego odpowiednika.

To zdumiewające, bowiem ogólnie z poszukiwań egzoplanet wychodzi że są to jedne z najczęściej występujących egzoplanet w Drodze Mlecznej.

Tym co naprawdę wyróżnia TOI-1136 jest to jak młode są planety, jak i sama gwiazda macierzysta.

TOI-1136 ma zaledwie 700 milionów lat.

W porównaniu z liczącym 4,5 miliarda lat Układem Słonecznym i jego gwiazdą, Słońcem to jest dosłownie noworodek.

„Dzięki temu możemy przyjrzeć się planetom zaraz po ich powstaniu” - mówi autor opracowania.

„Za każdym razem, gdy znajdujemy układ składający się z wielu planet, dostarcza nam to więcej informacji które pozwalają nam uzasadnić nasze teorie na temat tego, jak powstają układy planetarny i jak wyglądała przeszłość Układu Słonecznego”.

Podobnie jak nadpobudliwe ludzkie małe dzieci, młode gwiazdy mogą być trudne do śledzenia ze względu na ich nadpobudliwość.

W przypadku małych gwiazd ta nadmierna aktywność objawia się intensywnym magnetyzmem, częstszymi i intensywniejszymi plamami słonecznymi oraz silnymi rozbłyskami słonecznymi.

Promieniowanie emitowane przez młode gwiazdy nie tylko utrudnia ich obserwację ale także kształtuje krążące wokół nich planety, kształtując w szczególności charakterystykę ich atmosfer.

„Młode gwiazdy cały czas łobuzują".

Są bardzo aktywne zupełnie jak małe dzieci.

To może utrudniać precyzyjne pomiary” - powiedział w oświadczeniu Stephen Kane, kierownik zespołu i profesor astrofizyki planetarnej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Riverside.

„Pomoże nam to nie tylko dokonać bezpośredniego porównania zmian planet w czasie, ale także ewolucji ich atmosfer w różnych odległościach od gwiazdy co jest być może najważniejszą rzeczą”.

Czy na którejkolwiek z planet TOI-1136 może istnieć ich potencjalne życie?

Wszystkie planety w układzie TOI-1136 są nie tylko stosunkowo w tym samym wieku, ale także znajdują się blisko siebie pod względem odległości fizycznej.

Dało to badaczom szansę zbadania czegoś, co nie jest łatwe do zbadania w innym układzie planetarnym.

„Zwykle, gdy szukamy planet, przyglądamy się wpływowi jaki planety wywierają na swoją gwiazdę".

Obserwujemy ruch gwiazdy i interpretujemy to jako wpływ grawitacyjny, jaki wywierają na nią planety” - powiedział Kane.

„Tutaj możemy również zobaczyć planety przyciągające się nawzajem”.

Korzystając z teleskopu Automated Planet Finder w Obserwatorium Lick zlokalizowanego na kalifornijskiej górze Hamilton oraz wysokorozdzielczego spektrometru Echelle w W.M. Kecka na nieaktywnym wulkanie Mauna Kea na Hawajach zespołowi udało się zaobserwować „kołysanie się” karłowatej gwiazdy TOI-1136 spowodowane przyciąganiem grawitacyjnym krążących wokół niej planet.

Połączenie obserwacji tego „wahania się” z modelami komputerowymi i danymi planet przecinających twarz swojej gwiazdy pozwoliło naukowcom określić masy planet z niespotykaną dotąd precyzją.

Uważa się, że pierwsze pierwsze oznaki życia pojawiły się na Ziemi około 600 milionów lat po powstaniu Układu Słonecznego, w okresie historii naszej planety zwanym archaikiem.

Widzimy egzoplanety układu TOI-1136 w podobnym momencie swojej historii.

Szanse na to że planety w tym układzie będą w stanie utrzymać życie wydają się jednak w najlepszym razie nikłe ze względu na ich bliskość do gwiazdy macierzystej.

Oznacza to, że intensywne promieniowanie gwiazdy prawdopodobnie odziera te planety z atmosfer, odparowując przy tym wszelką wodę w stanie ciekłym, czyli kluczowy składnik życia, jakie znamy.

„Czy jesteśmy zatem czymś wyjątkowym?

Jestem coraz bardziej przekonany, że nasz układ planetarny jest bardzo nietypowym tworem we wszechświecie” - podsumował Kane.

„Odkrywanie układów tak odmiennych od naszego sprawia, że coraz wyraźniej widać, jak nasz Układ Słoneczny wpisuje się w szerszy kontekst powstawania się wokół innych gwiazd”.

Zespół zamierza teraz dalej badać ten układ TOI-1136 miejmy nadzieję potwierdzając obecność siódmej planety a także określając skład atmosfer planet.

Teoretycznie mógłby tego dokonać Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.

[Slavin]

Superziemia TOI-715 b. Jeden jej ichniejszy rok na niej trwa zaledwie 19 ziemskich dni.



Sto trzydzieści siedem lat świetlnych od Ziemi a więc nie za blisko i nie za daleko znajduje się gwiazda typu M wokół której stale krąży jej planeta skalista o masie trzykrotnie większej od masy Ziemi.

Jak przekonują odkrywcy ta planeta może być interesującym celem badań dla naukowców zajmujących się poszukiwaniem życia pozaziemskiego.

Mowa tutaj o planecie o mało romantycznej czy prowokującej wyobraźnię nazwie TOI-715 b.

Planeta należy do kategorii tak zwanych superziem co oznacza że po prostu jest większa od naszej planety ale jednocześnie znacznie mniejsza od gazowych olbrzymów.

Naukowcy zwracają że powierzchnię planety ogrzewa czerwony karzeł czy gwiazda znacznie mniejsza i chłodniejsza od Słońca.

Co jednak niezwykle ciekawe, owa planeta znajduje się w ekosferze swojej gwiazdy macierzystej i najprawdopodobniej ma jeszcze jedną towarzyszkę.

Badacze podejrzewają że w układzie planetarnym TOI-715 znajduje się jeszcze jedna planeta nieco większa od Ziemi.

Także i ona miałaby znajdować się w ekosferze swojej gwiazdy.

Oczywiście jak zwykle w przypadku czerwonych karłów, mamy tutaj do czynienia z dobrą i złą informacją.

Dobra informacja jest taka że obie planety znajdują w takim przedziale odległości od gwiazdy w którym na powierzchni planety może znajdować się woda w stanie ciekłym.

Zła informacja jest natomiast taka że ekosfera czerwonego karła znajduje się bardzo blisko gwiazdy a tym samym każda planeta znajdująca się w niej narażona jest na silne rozbłyski gwiezdne, które na powierzchni czerwonego karła są znacznie silniejsze i częstsze niż na Słońcu.

TOI-715 b została odkryta przez kosmiczne obserwatorium TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) skanujące niebo w poszukiwaniu planet przelatujących przed swoimi gwiazdami powodując niewielki spadek jasności gwiazdy.

Od czasu swojego wystrzelenia w 2018 roku TESS odkrył setki nowych planet a wiele z nich wokół czerwonych karłów które są najpowszechniejszym typem gwiazd w galaktyce.

Czerwone karły mają pewne zalety i wady a jeśli chodzi o utrzymywanie planet nadających się do zamieszkania.

Z jednej strony są one długotrwałe i stabilne a to daje im planetom więcej czasu na ich ewolucję.

Z drugiej strony są one często aktywne i emitują za częste rozbłyski które mogą zaszkodzić atmosferze ich planet i istniejącym na ich powierzchniach potencjalnym formom życia.

TOI-715 b to jest jedna z niewielu planet stale krążących w konserwatywnej ekosferze czerwonego karła.

Jest to bardziej rygorystyczna definicja niż optymistyczna ekosfera nadająca się do zamieszkania która obejmuje planety które mogą być zbyt gorące lub za zimne dla wody w stanie ciekłym.

TOI-715b stale okrąża swoją gwiazdę w ciągu zaledwie 19 dni co oznacza że jest stale zablokowana pływowo i zawsze skierowana jest tą samą jadną stroną do swojej gwiazdy.

Może to spowodować ekstremalne różnice temperatur między dzienną i nocną stroną tej planety co może mieć wpływ na jej klimat i na jej pogodę.

Następnym krokiem dla astronomów jest lepsze poznanie właściwości i atmosfer TOI-715b oraz możliwej dodatkowej planety stale jej towarzyszącej.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba wprost idealnie się do tego nadaje.

Wszystko wskazuje na to że byłby on w stanie nam powiedzieć czy na powierzchni lub w atmosferze tych planet występuje woda H2O, tlen O2 i metan CH4 lub jakiekolwiek inne związki wskazujące na obecność tam potencjalnego życia.

Odkrycie TOI-715b i jej potencjalnego planetarnego rodzeństwa jest niezwykłym osiągnięciem TESS który przekroczył swoje oczekiwania znajdując małą planetę wielkości Ziemi w ekosferze pobliskiej gwiazdy.

To odkrycie zostało ogłoszone przez międzynarodowy zespół badaczy pod kierownictwem Georginy Dransfield z Uniwersytetu w Birmingham w Wielkiej Brytanii w ich artykule opublikowanym w styczniu 2024 roku w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

[Slavin]

To może być pierwsza egzoplaneta z ciekłą wodą na jej powierzchni. "Zaledwie" 50 lat świetlnych stąd.



Wszystkie odległości w kosmosie zdają się względne.

Jeżeli wyjdziemy od tego, że nasza Galaktyka ma średnicę 100 000 lat świetlnych to ta planeta znajdująca się 50 lat świetlnych od nas wydaje się dosłownie rzut beretem od Ziemi.

Z drugiej strony najbliższe egzoplanety znajdują się nieco ponad 4 lata świetlne od nas.

W tym kontekście 50 lat świetlnych to już jest całkiem daleko.

To są zresztą tylko liczby.

Z obecną technologią nie dolecimy na odległość ani 50 ani 5 ani nawet 1 roku świetlnego skoro nawet na własny Księżyc nie potrafimy dotrzeć bez problemu.

Nieistotna jest jednak odległość jeżeli chodzi o odkrycie planety która na swojej powierzchni może mieć wodę w stanie ciekłym.

Najnowsze badania jednak wskazują że właśnie 50 lat świetlnych od nas może znajdować się planeta na której powierzchni jest woda.

Co więcej Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba będzie w stanie to potwierdzić.

Planeta o której jest mowa - LHS 1140b - stale krąży w ekosferze małej i słabej gwiazdy zwanej LHS 1140 która leży w gwiazdozbiorze Wieloryba.

Ta egzoplaneta została odkryta w 2017 roku i od tego czasu jest stale obserwowana przez wielu astronomów za pomocą wielu teleskopów.

W toku wielu obserwacji udało się ustalić że LHS 1140b jest planetą skalistą o średnicy 1,7 razy większej od średnicy Ziemi.

Najnowsza analiza wszystkich dostępnych obserwacji wykazała jednak że LHS 1140b nie jest wystarczająco gęsta żeby była ona czysto skalista i musi albo zawierać w sobie znacznie więcej swojej wody niż Ziemia albo posiadać rozległą atmosferę pełną lekkich pierwiastków takich jak wodór i hel.

Naukowcy nie są jeszcze w stanie stwierdzić która z tych dwóch opcji jest prawidłowa ale Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) być może to ustali w nadchodzących latach.

Jeśli LHS 1140b jest wodnym światem to ta planeta stanie się celem numer jeden w poszukiwaniu życia poza naszym Układem Słonecznym.

Ponieważ ta planeta znajduje się w ekosferze swojej gwiazdy to można się spodziewać że przynajmniej część znajdującej się na niej wody występuje w stanie ciekłym - przyznają ci badacze.

To jest niezwykle ekscytujące odkrycie.

Jakby nie patrzeć chociaż ci astronomowie odkryli już ponad 5500 egzoplanet to tylko kilka z nich wydaje się przyjazna dla życia.



Przez lata najbardziej obiecującym celem poszukiwań życia pozasłonecznego był intrygujący układ wokół małej i czerwonej gwiazdy zwanej TRAPPIST-1 oddalony od nas o 40 lat świetlnych.

TRAPPIST-1 kryje imponującą kolekcję aż jej siedmiu znanych egzoplanet wielkości Ziemi z których aż trzy stale krążą wokół tej gwiazdy w jej ekosferze.

Jednak najnowsze obserwacje przeprowadzone za pomocą podczerwonego JWST przyniosły rozczarowujące wyniki sugerując że te planety mogą być całkowicie jałowe, pozbawione swojej atmosfery i ich wody na ich powierzchni.

Nie ma w tym nic dziwnego bo TRAPPIST-1 to jest czerwony karzeł który na dodatek jest bardzo aktywny i bezustannie bombarduje wszystkie swoje planety silnymi rozbłyskami.

LHS 1140 jest jednak gwiazdą znacznie mniej aktywną niż aktywniejszy TRAPPIST-1.

Mając zaledwie około 20% wielkości i masy naszego Słońca LHS 1140 emituje ledwie wystarczającą ilość energii żeby wytworzyć warunki nadające się do zamieszkania w obszarze położonym znacznie bliżej jego powierzchni niż Merkury.

W rzeczywistości uważa się że ta planeta LHS 1140b jest chłodniejsza od Ziemi mimo że stale krąży wokół swojej gwiazdy w odległości aż cztery razy mniejszej niż aż czterokrotnie większy dystans Słońce-Merkury.

Naukowcy są jednak przekonani że LHS 1140b to jest jeden z najciekawszych jeżeli nie najciekawszy układ planetarny dla poszukiwaczy życia pozaziemskiego.

Badacze złożyli wniosek o zbadanie układu LHS 1140 za pomocą JWST w celu sprawdzenia czy egzoplaneta ma atmosferę pełną wodoru i helu czy też wydaje się że jest na niej dużo wody.

Jak dotąd jednak nie zaplanowano żadnych konkretnych obserwacji.

„Jeśli w przyszłości uda się potwierdzić że jest to świat wodny będziemy mogli stworzyć model klimatu tej planety żeby sprawdzić czy na jej powierzchni znajduje się jej woda w stanie ciekłym” - powiedział Cadieux.

„Byłoby to pierwsze pośrednie wykrycie wody w stanie ciekłym na egzoplanecie i byłoby to ekscytujące odkrycie”.

https://www.pulskosmosu.pl/2024/01/lhs-1140b-egzoplaneta-woda/

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad1691

[Slavin]

Naukowcy odkrywają planetę pokrytą oceanem. Woda w nim… wrze.



Choć na przestrzeni ostatnich trzech dekad astronomowie odkryli już ponad 5500 planet krążących wokół innych gwiazd niż Słońce, to wciąż odkrywają takie, które potrafią ich zaskoczyć swoimi cechami.

Tym razem Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba odkrył świat, który może być pokryty bardzo nietypowym oceanem.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba przyjrzał się ostatnio egzoplanecie odkrytej przez kosmiczne obserwatorium TESS i skatalogowanej pod numerem TOI-270 d. Wyniki tych obserwacji wskazują na coś nietypowego.

Wszystko wskazuje na to, że planeta ta pokryta jest oceanem ciekłej wody.

Ze względu jednak na panujące na powierzchni tej planety temperatury ów ocean… stale wrze.

TOI-270 d to jest odległy podneptun stale krążący wokół gwiazdy TOI-270.

Dzięki instrumentom zainstalowanym na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba astronomowie byli w stanie ustalić że z dużym prawdopodobieństwem mamy tutaj do czynienia z planetą hyceańską a więc w całości pokrytą oceanem ciekłej wody.

Co więcej ten instrument NIRSpec obserwujący przestrzeń kosmiczną w zakresie bliskiej podczerwieni odkrył w atmosferze planety duże stężenia metanu i dwutlenku węgla. Pewnym zaskoczeniem był jednak całkowity brak amoniaku w atmosferze.

To właśnie ta wyraźna luka wskazuje na to że powierzchnię tej planety pokrywa ocean.

Zazwyczaj bowiem, jeżeli w atmosferze planety znajduje się dużo wodoru, znajduje się tam także sporo amoniaku. Wyjątkiem jest obecność dużej ilości wody, w której amoniak się bardzo dobrze rozpuszcza.

Możemy mieć zatem do czynienia z planetą pokrytą oceanem, nad którym z kolei znajduje się atmosfera bogata w wodór.

Tutaj należy także zauważyć, że TOI-270 d to jest planeta stale zablokowana pływowo czyli jest stale zwrócona jest jedną stroną w stronę swojej gwiazdy. Druga połowa planety stale skąpana jest w wiecznej ciemności, przez co między jej dwiema półkulami występuje duża różnica temperatur. Efekt? Po dziennej stronie planety mamy do czynienia z gorącym, wrzącym i parującym oceanem. Po drugiej ciemnej stronie teoretycznie warunki są bardziej sprzyjające dla życia. Problem jednak w tym, że para wodna napływająca z drugiej strony planety powodowałaby występowanie ciśnienia tysiące razy wyższego niż na Ziemi.

Autorzy najnowszego opracowania wskazują, że po stronie dziennej ocean może mieć temperaturę przekraczającą 100 stopni Celsjusza. Jeżeli ciśnienie jest tam odpowiednio wysokie, to ocean może wciąż znajdować się w stanie ciekłym, ale z pewnością nie nadaje się do zamieszkania.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba dostarczył jednak jeszcze jednej niezwykłej informacji. W atmosferze planety wykryto także dwusiarczek węgla, który na Ziemi powiązany jest z procesami biologicznymi. Warto tutaj jednak pamiętać, że na innych planetach związki chemiczne kojarzone na Ziemi z procesami biologicznymi, mogą mieć pochodzenie całkowicie naturalne i niezwiązane z jakimkolwiek życiem. Astronomowie wskazują, że potrzeba znacznie więcej obserwacji TOI-270 d, aby ostatecznie potwierdzić istnienie oceanu na powierzchni tej planety.

https://www.pulskosmosu.pl/2024/03/toi-270-d-wrzacy-wodny-swiat/

[Slavin]

Chmury pokrywają nocną stronę gorącej egzoplanety WASP-43b.

Na ilustracji: Wizja artystyczna gorącego jowisza WASP-43b stale krążącego blisko swojej gwiazdy macierzystej. Źródło: T. Müller


Wysokie temperatury i ekstremalne prędkości wiatru stale wpływają na skład chemiczny atmosfer planet.

Korzystając z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) zespół astronomów stworzył globalną mapę temperatur gorącej i gazowej egzoplanety WASP-43b.

Pobliska gwiazda macierzysta nieustannie/stale oświetla dzienną półkulę podnosząc jej temperaturę do poziomu 1250 stopni Celsjusza.

Tymczasem po przeciwnej stronie panuje wieczna noc.

Gwałtowne wiatry stale przenoszą gorące powietrze na nocną stronę gdzie ochładza się aż do 600 stopni umożliwiając tworzenie się chmur pokrywających całą półkulę.

Nawałnice te osłabiają reakcje chemiczne do tego stopnia że metan CH4 ledwie może się tam wytworzyć mimo że w spokojniejszych warunkach powinno go być pod dostatkiem.

Gorące jowisze to są ekstremalne gazowe olbrzymy które stale krążą wokół swoich gwiazd macierzystych w bliskiej odległości co w konsekwencji prowadzi do kilku egzotycznych właściwości dotyczących temperatury, gęstości, składu, chemii i pogody.

Wraz z pojawieniem się przełomowo czułych teleskopów takich jak JWST astronomowie zaczęli szczegółowo badać ich atmosfery.

W ramach międzynarodowej współpracy zespół JWST Transiting Exoplanet Early Release Science (JTEC-ERS), obserwował gorącego jowisza WASP-43b za pomocą instrumentu średniej podczerwieni (MIRI) JWST w celu zbadania jego klimatu.

Wyniki tych badań prowadzonych przez Taylor J. Bell (BEAR Institute and Space Science and Astrobiology Division) zostały opublikowane w Nature Astronomy.

To jest ekstremalny świat niepodobny do niczego w tym Układzie Słonecznym.

Głównym wynikiem jest mapa przedstawiająca globalny rozkład temperatury uzyskany ze światła podczerwonego stale emitowanego przez WASP-43b w odpowiedzi na promieniowanie jej gwiazdy macierzystej.

Obejmując zakres widmowy wrażliwy na ciepłe materiały MIRI działa podobnie do zaawansowanego bezdotykowego termometru używanego do pomiaru temperatury ciała ale na dużych odległościach, wynoszących 280 lat świetlnych dla WASP-43b.

Na tej mapie zmierzone temperatury wynoszą od 600 do 1250 stopni Celsjusza.

Przy użyciu porównywalnych obserwacji Jowisz gazowy olbrzym w tym Układzie Słonecznym osiąga mroźne minus 135 stopni Celsjusza.

Chociaż pod względem wielkości i masy przypomina Jowisza to jest jednak zupełnie inny świat.

WASP-43b utrzymuje wyjątkowo ciasną orbitę wokół swojej gwiazdy macierzystej WASP-43 poruszając się zaledwie dwie średnice gwiezdne nad powierzchnią swojej gwiazdy i wykonując jedną swoją orbitę w zaledwie 19,5 godziny.

Niewielka separacja spowodowała że dzień i rok tej planety zostały zsynchronizowane.

Innymi słowy obrót wokół gwiazdy zajmuje tyle samo czasu ile planeta potrzebuje na obrót wokół swojej własnej osi.

W rezultacie gwiazda zawsze oświetla i ogrzewa stale tę samą jedną stronę tej planety.

Wiatry na WASP-43b są niezwykle gwałtowne a ich prędkość sięga tam prawie aż 9000 km/h.

To jest znacznie szybsze niż jakiekolwiek inne wiatry obserwowane w tym Układzie Słonecznym.

Dla porównania nawet najsilniejsze wiatry stale panujące na Jowiszu są jedynie łagodną bryzą.

Te ekstremalne wiatry stale przenoszą powietrze na przeciwległą półkulę tej planety gdzie potem ochładza się ono podczas wiecznej nocy.

Para wodna H2O, chmury ciekłych skał i zaskakujący brak ichniejszego metanu CH4.

Dzięki teleskopowi Hubble’a mogliśmy wyraźnie zobaczyć że po stronie dziennej znajduje się para wodna H2O.

Zarówno Hubble i Spitzer sugerowały że po nocnej stronie mogą znajdować się chmury - powiedziała Taylor Bell.

Potrzebowaliśmy jednak bardziej precyzyjnych pomiarów z JWST żeby naprawdę zacząć mapować temperaturę, zachmurzenie, wiatry i bardziej szczegółowy skład chemiczny atmosfery tej planety.

Obserwacje dokonane przez teleskop kosmiczny Jamesa Webba (JWST) ujawniły że kontrast temperatur między stroną dzienną i nocną planety WASP-43b jest większy, niż można by się spodziewać w przypadku planety pozbawionej chmur.

Modele komputerowe potwierdzają że nocna strona tej planety jest stale pokryta grubą warstwą wysoko położonych chmur które blokują znaczną część promieniowania podczerwonego pochodzącego z niższych warstw atmosfery i które w przeciwnym razie można by znacznie łatwiej zaobserwować.

Dokładny skład chemiczny tych chmur wciąż jest nieznany.

Oczywiście to nie są chmury wodne takie jak te występujące na tej Ziemi ani chmury amoniaku które obserwujemy na Jowiszu ponieważ ta planeta jest zdecydowanie zbyt gorąca żeby ichniejsza woda i amoniak mogły się tam skroplić.

W takich wysokich temperaturach bardziej prawdopodobne jest występowanie chmur złożonych ze skał i z minerałów.

Dlatego można przypuszczać/gdybać że są to chmury złożone z kropelek ciekłej skały.

Z kolei cieplejsza strona dzienna WASP-43b wydaje się być pozbawiona jakichkolwiek chmur.

Żeby dokładniej zbadać skład chemiczny atmosfery zespół naukowców stworzył widma czyli rozłożył otrzymane światło podczerwone na małe odcinki długości fal podobnie jak tęcza rozkłada światło słoneczne na poszczególne kolory.

Ta metoda pozwoliła im zidentyfikować sygnatury określonych związków chemicznych które stale emitują promieniowanie na określonych długościach fal.

W rezultacie ci astronomowie potwierdzili wcześniejsze pomiary pary wodnej H2O ale teraz na całej planecie.

Kosmiczny Teleskop Hubble'a jednak był w stanie zbadać tylko stronę dzienną ponieważ strona nocna była zbyt ciemna żeby móc tam wykryć obecność tych cząsteczek.

Natomiast JWST dzięki swojej znacznie większej czułości uzupełnia teraz ten niepełny obraz.

Dodatkowo te gorące jowisze zazwyczaj zawierają duże ilości wodoru molekularnego i tlenku węgla których ten zespół nie mógł zbadać za pomocą swoich obserwacji.

Jednakże gdy wodór H2 i tlenek węgla CO są wystawione na działanie chłodniejszej nocnej strony wchodzą w szereg reakcji tworząc metan CH4 i wodę H2O.

Jednak instrument MIRI nie wykrył żadnego metanu CH4.

Astronomowie tłumaczą tę niespodziankę ogromnymi prędkościami wiatru na WASP-43b.

Partnerzy reakcji przechodzą przez chłodniejszą stronę nocną aż tak szybko że pozostaje niewiele czasu na oczekiwane reakcje chemiczne które mogłyby wytworzyć wykrywalne ilości metanu CH4.

Każda niewielka ilość metanu CH4 która powstanie zostaje dokładnie wymieszana z innymi gazami.

Szybko przemieści się z powrotem na stronę dzienną, gdzie będzie narażona na niszczące ciepło.

Dzięki nowej mocy obserwacyjnej JWST, WASP-43b został pokazany z niespotykaną dotąd szczegółowością - powiedziała Laura Kreidberg, dyrektor Instytutu Astronomii Maxa Plancka (MPIA) w Heidelbergu w Niemczech.

Jest ona współautorką tego artykułu naukowego i owocnie bada tą planetę od ostatniej dekady.

Widzimy złożony i niegościnny świat z gwałtownymi wiatrami, ogromnymi zmianami temperatury i niejednolitymi chmurami prawdopodobnie zbudowanymi z kropelek skał.

WASP-43b przypomina o szerokim zakresie klimatów które potencjalnie mogą występować na egzoplanetach i o tym pod jak wieloma względami Ziemia jest wyjątkowa.

https://www.mpg.de/21875918/0424-astr-jwst-wasp43b-clouds-150980-x

https://arxiv.org/abs/2401.13027

https://www.urania.edu.pl/wiadomosci/chmury-pokrywaja-nocna-strone-goracej-egzoplanety-wasp-43b

[Slavin]

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba nareszcie odkrywa atmosferę na egzoplanecie skalistej!



Chociaż planety pozasłoneczne naukowcy rutynowo odkrywają już od dobrych trzech dekad a katalog takich obiektów i to już tych potwierdzonych rozrósł się do niemal sześciu tysięcy to do teraz wciąż czegoś brakowało.

Odkrywamy planety gazowe oraz skaliste ale jak dotąd nie udawało się odkryć potencjalnych atmosfer pokrywających egzoplanety skaliste.

Teraz to się jednak zmieniło.

Nie jest to jednak jakaś nowa planeta.

Wręcz odwrotnie to najnowsze odkrycie dotyczy planety stale badanej już na tyle długo że jako jedna z nielicznych doczekała się już własnej nazwy.

Mowa tutaj o planecie Janssen skatalogowanej pod numerem 55 Cancri E.

To jest superziemia która stale krąży w niewielkiej odległości od swojej gwiazdy.

Nie jest to bynajmniej atrakcyjny cel dla jakiejkolwiek przyszłej podróży załogowej.

Ta planeta jest bowiem rozpalona do czerwoności a wiele wskazuje na to że jej jedna połowa jest stale zwrócona do swojej gwiazdy i jest jednorodnie pokryta ogromnym globalnym oceanem roztopionej lawy.

Można nawet powiedzieć że przy niej to nawet chłodniejsza Wenus rzekomo jest "przyjazna" dla życia.

Nie zmienia to jednak faktu że to odkrycie jest jednak imponujące.

Skoro bowiem udało się odkryć atmosferę to wchodzimy w nową erę badania egzoplanet gdzie nie tylko będziemy w stanie charakteryzować je globalnie ale także szczegółowo.

Słońcem dla Janssena jest Kopernik gwiazda podobna do Słońca stanowiąca element układu podwójnego oddalonego od nas o 41 lat świetlnych.

Kopernik był jedną z pierwszych gwiazd wokół których odkryto jakąkolwiek planetę.

Samego Janssena odkryto dokładnie dwadzieścia lat temu i od samego momentu odkrycia jest ona dla naukowców naprawdę fascynująca.

Chociaż mamy tutaj do czynienia z planetą skalistą to jednak ma ona średnicę równo dwa razy większą od średnicy Ziemi ale jej masa jest aż 9 razy większa od masy tej ziemi.

Co jednak szokuje to cała ta skalista planeta stale okrąża Kopernika w ciągu zaledwie 18 godzin.

Na powierzchni strony dziennej tej planety temperatura stale wynosi 2300 stopni Celsjusza a na stronie nocnej tej planety jest aż o kilkaset stopni mniej.

Wiadomo zatem że jej atmosfera nie przypomina atmosfery ziemskiej która w takich warunkach momentalnie żeby zniknęła.

Nie zmienia to jednak faktu że w otoczeniu Janssena już kilka lat temu odkryto zarówno wodór jak i hel.

Teraz ci badacze postanowili sprawdzić to odkrycie za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.



Wyniki obserwacji kolejnych tranzytów tej planety i porównanie widma samej jej gwiazdy i gwiazdy z przechodzącą na jej tle planetą pozwoliły ustalić że wokół tej planety znajduje się gęsta warstwa gazowa bogata w tlenek węgla CO i dwutlenek węgla CO2.

Co więcej mogą tam istnieć także woda i dwutlenek siarki a nawet znane z Wenus fosfiny.

Wyjaśnienie istnienia tej atmosfery było jednak nieco trudniejsze.

Planeta jest bezustannie/stale bombardowana silnym strumieniem promieniowania emitowanego z gwiazdy macierzystej.

Od momentu powstania tej planety to promieniowanie dawno już by rozwiało taką atmosferę na cztery wiatry.

Z tego też powodu ci naukowcy wskazują że jest ona wynikiem odgazowywania oceanu magmy na powierzchni planety.

Naukowcy twierdzą że może to wyjaśniać różnice w emisji promieniowania cieplnego przez egzoplanetę wykrywane przez kosmiczny teleskop Spitzera.

Dane pasowałyby do tworzenia i do rozpraszania przejściowej atmosfery ale także do zmian w składzie atmosfery ponieważ różne pierwiastki pochłaniają promieniowanie o różnej długości fali.

Apetyt rośnie w miarę jedzenia a więc teraz czekamy na odkrycie atmosfery na planecie skalistej znajdującej się w ekosferze swojej gwiazdy.

Zapewne będziemy musieli na to poczekać jeszcze kilka kolejnych lat ale czy nie jest warto?

https://www.pulskosmosu.pl/2024/05/pierwsza-atmosfera-egzoplanety-skalistej-55-cancri-e/

[kanarkusmaximus]

No to ciekawie się zrobiło: egzoplaneta Gwiazdy Barnarda, którą odkryto kilka lat temu okazała się być błędem pomiaru. Ale... odkryto planetę mniejszą od Ziemi i być może jeszcze dwie inne!

https://www.eso.org/public/news/eso2414/

[Slavin]

Czy superziemie mają swoje własne magnetosfery? Odpowiedź kryje się w ich wewnętrznych ukrytych oceanach podpowierzchniowej magmy.



Ukryte głęboko we wnętrzu wielu odległych planet skalistych ogromne oceany magmy mogą pełnić kluczową rolę w ochronie całych światów przed zabójczym promieniowaniem kosmicznym.

Najnowsze badania sugerują, że na tzw. superziemiach czyli planetach rozmiarowo większych od Ziemi lecz jednocześnie mniejszych rozmiarowo od lodowych olbrzymów, stopiona skała może im generować silne pola magnetyczne zdolne osłaniać takie planety przed wysokoenergetycznymi cząstkami i sprzyjać warunkom niezbędnym do rozwoju ichniejszego życia.

Pole magnetyczne Ziemi powstaje dzięki ruchom ciekłego żelaza w jej zewnętrznym jądrze w procesie zwanym dynamem.

To właśnie ta niewidzialna tarcza skutecznie chroni zarówno atmosferę i powierzchnię planety przed wiatrem słonecznym oraz promieniowaniem kosmicznym.

Jednak w przypadku większych rozmiarowo planet skalistych mechanizm ten może u nich nie działać w ten sam sposób.

Te modele sugerują że jądra superziem mogą być albo całkowicie stałe albo całkowicie płynne co niestety uniemożliwia im wytwarzanie pola magnetycznego analogicznego do ziemskiego.

Zespół naukowców z Uniwersytetu w Rochester proponuje jednak alternatywne wyjaśnienie.

W pracy opublikowanej w czasopiśmie Nature Astronomy badacze, kierowani przez Miki Nakajimę z Wydziału Nauk o Ziemi i Środowisku wskazują na istnienie tzw. bazalnego oceanu magmy (angielski basal magma ocean, BMO) głębokiej warstwy stopionej lub częściowo stopionej skały znajdującej się u podstawy płaszcza planety.

Według autorów to właśnie ona może stanowić nieoczekiwane źródło ich planetarnego pola magnetycznego.

Silne pole magnetyczne zgodnie uznawane są za jeden z wielu kluczowych czynników sprzyjających zamieszkiwalności planety.

Tymczasem zdecydowana większość planet skalistych w Układzie Słonecznym, takich jak Wenus czy Mars niestety nie posiada obecnie swoich globalnych pól magnetycznych ponieważ ich wnętrza od dawna nie spełniają już odpowiednich warunków fizycznych.

Superziemie mogą jednak pozytywnie wyróżniać się pod tym względem.

Ich rozmiary i ich ekstremalne warunki wewnętrzne sprzyjają powstawaniu dynam zarówno w ich jądrze jak i w ich warstwach magmy co potencjalnie zwiększa ich zdolność do podtrzymywania ichniejszego życia.

Superziemie to jest obecnie najczęściej wykrywana klasa planet pozasłonecznych w naszej galaktyce chociaż paradoksalnie nie występują one w tym Układzie Słonecznym.

To są obiekty skaliste posiadające stałą powierzchnię a ta nazwa odnosi się wyłącznie do ich masy i ich rozmiaru nie zaś do ich rzekomego podobieństwa do Ziemi.

Chociaż wiele z nich stale krąży w strefach zamieszkiwalnych czyli w ekosferach wokół swoich gwiazd gdzie teoretycznie możliwe jest istnienie ciekłej wody na ich powierzchniach.

Naukowcy przypuszczają że również młoda Ziemia prawdopodobnie posiadała niegdyś dawny bazalny ocean magmy który z czasem ostygł.

W przypadku superziem ich znacznie wyższe ciśnienia wewnętrzne sprawiają jednak że takie oceany mogą utrzymywać się przez długie miliardy lat.

Żeby zbadać te warunki zespół Nakajimy przeprowadził liczne eksperymenty z wykorzystaniem impulsów laserowych w Laboratorium Energetyki Laserowej Uniwersytetu w Rochester uzupełniając je symulacjami kwantowo-mechanicznymi i modelami ewolucji planet.

Badania wykazały, że stopiona skała płaszcza pod ekstremalnym ciśnieniem staje się wystarczająco przewodząca elektrycznie, żeby podtrzymywać długotrwałe dynamo magnetyczne.

Na planetach o masie od trzech do sześciu razy większej niż masa Ziemi takie magmowe dynama mogłyby generować pola magnetyczne silniejsze i trwalsze niż ziemskie, zapewniając im skuteczną ochronę przed słonecznym promieniowaniem.

Odkrycie to otwiera nowy rozdział w badaniach nad wnętrzami planet i ich potencjalną zamieszkiwalnością.

Wraz z rozwojem technik obserwacyjnych które w przyszłości umożliwią badaczom bezpośrednie pomiary pól magnetycznych egzoplanet hipoteza ta może zostać zweryfikowana a wraz z nią nasze wyobrażenie o tym gdzie we Wszechświecie mogą istnieć sprzyjające życiu skaliste światy.

https://www.pulskosmosu.pl/2026/01/czy-superziemie-maja-magnetosfery/