A NASA James Webb-űrtávcsöve ismét elkápráztatja a tudományos közösséget: ezúttal ugyanis sikerült közvetlen képet alkotnia egy, a Földtől 12 fényévre található exobolygóról, az ε (epszilon) Indi Ab-ről, amelyről kiderült az is, hogy az eddig vizsgált exobolygók közül a leghidegebbek közé tartozik.

A bolygó tömege többszöröse a Jupiterének, és egy Napnál hidegebb, ám azzal körülbelül azonos életkorú, narancssárga óriáscsillag, az epszilon Indi A körül kering. A csillagot, illetve bolygóját vizsgáló kutatócsoport a James Webb-űrtávcső közép-infravörös kameráját, a MIRI-t (Mid-Infrared Instrument) használta, hogy elkészítse ezt a különleges képet. A felfedezés jelentősége abban rejlik, hogy napjainkig az ismert, több mint 5700 exobolygó közül csak néhány tucatnyit sikerült közvetlen képalkotással is megörökíteni.

Korábban az ε Ind A rendszeréről csak közvetett módszerekkel készültek mérések, amelyek vizsgálatával a kutatók kiszámolták, hogy a rendszerben lennie kell egy óriásbolygónak is. A csillag közelségéből, illetve a körülötte keringő óriásbolygó lehetséges létezéséből fakadóan a kutatóknak sikerült távcsőidőt nyernie a James Webb-űrtávcsőre, hogy kimutathassák a bolygó jelenlétét a rendszerben. A vezető kutató, Elisabeth Matthews szerint az exobolygó felfedezése nagyon izgalmas, hiszen az ε Ind Ab mérete bár némileg nagyobb, hőmérséklete pedig kisebb a Jupiterénél, ez az exobolygó hasonlít a leginkább a Naprendszer Jupiteréhez.

A James Webb-űrtávcső képe az ε Ind Ab nevű exobolygóról. (Forrás: NASA, ESA, CSA, STScI, Elisabeth Matthews (MPIA).)

Nem egy „forró Jupiter”!

Azok az exobolygók, amelyekről eddig sikerült közvetlenül is képet alkotni, általában a legfiatalabb, legforróbb bolygók voltak, amelyek a felfedezésükkor még a központi csillaguktól kapott energiát sugározták ki. Az idő előrehaladtával az ilyen bolygók egyre hidegebbek és sűrűbbek lesznek, ami miatt halványabbá, így nehezebben leképezhetővé válnak.

A hideg bolygók intenzitásának maximuma a közép-infravörös tartományba esik, éppen ezért a James Webb-űrtávcső MIRI műszere kifejezetten alkalmasnak találtatott az ε Ind Ab megfigyelésére. Ebben a hullámhossztartományban igencsak nehéz képet alkotni a felszíni távcsövekkel, ugyanis a légkör a közép-, illetve a távoli infravörös sugárzás nagy részét elnyeli, éppen ezért a közép-infravörös mérésekhez ideális egy űreszköz használata. Egy exobolygó kimutatásához emellett igen fontos a jó térbeli felbontás is, hogy el tudjuk különíteni a képen a bolygót a csillagától, amelyet a hatalmas tükrű James Webb-űrtávcső szintén biztosít a megfigyelőknek.

Az ε Ind Ab különlegessége a közelsége mellett az, hogy a közvetlen képalkotással felfedezett bolygók közül az egyik leghidegebb: felszínének átlaghőmérséklete 2 °C. Ezen átlaghőmérséklettel az ε Ind Ab körülbelül 100 °C-kal melegebb Naprendszerünk gázóriásainál, így lehetőséget biztosít a kutatóknak arra, hogy első kézből vizsgáljanak meg egy, a Naprendszer bolygóihoz hasonló hőmérsékletű exobolygót.

További érdekesség, hogy a csillagászok, illetve a science fiction kedvelői már évtizedekkel ezelőtt elképzelték az ε Ind A bolygórendszerét, amely megjelenik a Star Trek sorozatban, a Halo nevű videojátékban, illetve regényekben is. Rendkívül izgalmas, hogy most első kézből is megvizsgálhatjuk rendszer fizikai tulajdonságait.

Egy kicsit más, mint amilyennek elvártuk

Az ε Ind Ab a tizenkettedik legközelebbi exobolygó, és emellett a legközelebb olyan, amelynek nagyobb a tömege a Jupiterénél. Az ε Ind A rendszere már korábban felkeltette a tudósok érdeklődését, amikor a csillag radiális sebességének vizsgálatakor kimutatták egy lehetséges bolygó jelenlétét a csillag körül.

A kutatók tehát feltételezték, hogy sikerülni fog képet alkotni a rendszerben lévő bolygóról, azonban a képalkotás után meglepetten tapasztalták, hogy a bolygó nem olyan, mint ahogy azt korábban megjósolták: körülbelül kétszer akkora, mint amekkorának a számítások szerint kellene lennie, távolabb kering a csillagától, és más alakú pályán. Az ellentmondás okát egyelőre nem sikerült tisztázni. A mérések alapján a légköre is különbözik a modellek jóslataitól, ugyanis a bolygó a rövidebb hullámhosszakon az elvártnál halványabb.

A bolygót vizsgáló kutatócsoport szerint ez arra utalhat, hogy a légkör igen felhős, illetve jelentős mennyiségű metánt, szén-monoxidot és szén-dioxidot tartalmaz, amelyek elnyelik a fényt a kérdéses hullámhosszakon.

A közvetlen képalkotás értékes eszközként segítheti a közeli exobolygók mélyebb megismerését, így a kutatók igyekeznek minél több hullámhossztartományban adatokat gyűjteni az ε Ind Ab-ről is akár a James Webb-űrtávcsővel, akár más fotometriai, illetve spektroszkópiai műszerekkel. Mivel az itt leírt eredmények jelentősen hozzájárulnak az exobolygókkal kapcsolatos ismereteinkhez, a Nature című, igen színvonalas szakfolyóiratban jelentek meg.

A cikk forrása: https://webbtelescope.org/contents/news-releases/2024/news-2024-127