Dwutlenek węgla w atmosferze odległej planety. Odkryto dzięki Teleskopowi Kosmicznemu Jamesa Webba

WASP-39 b to nazwa planety z kategorii gazowych olbrzymów krążącej w systemie oddalonym od nas o 700 lat świetlnych. Ma masę prawie jednej czwartej masy Jowisza, czyli mniej więcej tyle, co Saturn. Z kolei średnica to 1,3 razy średnica Jowisza.

Planeta okrąża swoją gwiazdę po bardzo ciasnej orbicie – na dystansie około jednej ósmej odległości Merkurego od Słońca. Jedno pełne okrążenie zajmuje jej zaledwie nieco ponad cztery ziemskie dni. Taka bliskość względem gwiazdy skutkuje wysoką temperaturą około 900 stopni Celsjusza i jest jedną z przyczyn „napuchnięcia" planety.

Planetę odkryto w 2011 roku przy pomocy obserwacji z powierzchni Ziemi, stosując metodę tranzytów, czyli wykorzystując to, że regularnie przechodzi przed gwiazdą na naszej linii widzenia, powodując niewielkie osłabienia blasku gwiazdy.

Przechodzenie planety na tle gwiazdy można wykorzystać do prób zbadania planetarnej atmosfery. Podczas tranzytu część światła gwiazdy jest całkowicie przesłonięta przez tarczę planety, ale dodatkowo część przechodzi przez atmosferę planety. Odejmując od widma gwiazdy zarejestrowanego normalnie to uzyskane podczas tranzytu otrzymujemy widmo atmosfery planety. Różne gazy w różny sposób absorbują światło. Analizując te różnice w widmie można ustalić, z czego zbudowana jest atmosfera.

Obiekt obserwowano potem także innymi teleskopami, np. Kosmicznym Teleskopem, Hubble'a, czy Kosmiczny Teleskopem Spitzera, dzięki czemu wiadomo, że w atmosferze WASP-39 b znajduje się para wodna, sód i potas.

Najnowsze obserwacje Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba potwierdziły występowanie także dwutlenku węgla. To pierwsze wyraźne dowody na występowanie tego gazu w atmosferze planety poza Układem Słonecznym.

Do swoich badań naukowcy użyli spektrografu NIRSpec, dzięki czemu uzyskali widmo atmosfery egzoplanety. W widmie widać różne linie, które odpowiadają pierwiastkom i cząsteczkom występującym w danym obiekcie, są jakby odciskami palców tych chemicznych związków. W tym przypadku na falach od długości 4,1 do 4,6 mikronów występuje niewielkie pasmo odpowiadające dwutlenkowi węgla.

Do tej pory żadne obserwatorium nie było w stanie zmierzyć tak subtelnych różnic w jasności poszczególnych barw w tak wielu kolorach w zakresie od 3 do 5,5 mikrona w przypadku widm atmosfer planet pozasłonecznych. Zakres ten jest bardzo istotny dla pomiarów ilości wody, metanu oraz dwutlenku węgla.

„Zrozumienie składu chemicznego atmosfery planety jest ważne, ponieważ daje nam wskazówki o pochodzeniu planety i jej ewolucji. Cząsteczki dwutlenku węgla są czułymi wskaźnikami śledzącymi historię formowania się planety. Mierząc, ile jest dwutlenku węgla, możemy ustalić, jakie były proporcje materiału stałego i gazowego przy powstawaniu dużej gazowej planety" - tłumaczy Mike Line z Arizona State University, będący członkiem zespołu badawczego.

Naukowcy mają nadzieję, że w najbliższych latach Teleskop Webba dokona podobnych pomiarów dla różnych planet.

Badania planety WASP-39 b są częścią wstępnej fazy badań naukowych (Early Science Release) prowadzonych Teleskopem Jamesa Webba. Wyniki zostały przyjęte do publikacji w „Nature".

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba został wystrzelony 25 grudnia 2021 r. przez NASA. Jest nazywany następcą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, chociaż pracuje w innym zakresie długości fali – w podczerwieni. Naukowcy mają nadzieje na przełomowe odkrycia dokonane dzięki obserwacjom przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.