Webb i jego pierwsza egzoplaneta. Jak wygląda? Ty też możesz pomóc w obserwacjach

Odkrycie dokonane przez teleskop Webb zasługuje na pochwałę także ze względu na tempo w jakim udało się zidentyfikować planetę pozasłoneczną. Wystarczyły obserwacje dwóch tranzytów, czyli zakryć przez planetę tarczy jej słońca. Precyzja uzyskanych danych i zgodność z modelami teoretycznymi, dla obiektu wielkości Ziemi (dokładnie o średnicy wynoszącej 99% średnicy naszej planety), zaskoczyła nawet samą ekipę JHUAPL (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory), która zleciła obserwacje z pomocą instrumentu NIRSpec.

Webb przy odkryciu LHS 475 b wykorzystał wskazówkę, którą dostarczył teleskop TESS

Żeby być uczciwym, trzeba podkreślić, że Webb skorzystał ze wskazówki, czyli danych z teleskopu kosmicznego TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), który również poszukuje planet. Te dane sugerowały, że wokół gwiazdy LHS 475 może krążyć planeta, ale nie były wystarczająco precyzyjne. Na dodatek okres orbitalny planety to jedynie dwa dni, więc nie trzeba było długo czekać na powtórzenie się zaćmień.

Obserwacje z Webba i dopasowanie modelu z planetą wielkości 99% Ziemi.

Webb potwierdził te podejrzenia z zaskakującą pewnością. Dodatkowe modelowanie danych obserwacyjnych, które pozwoliło ocenić jak atmosfera tej planety mogłaby blokować transmisję światła podczas zaćmień (w końcu gwiazdę zakrywa nie tylko tarcza planety, ale również otaczająca ją atmosfera) wskazuje, że może to być świat skalisty, lecz znacznie gorętszy niż ten, na którym mieszkamy.

Temperatura, która na nim panuje jest o kilkaset stopni wyższa niż na powierzchni Ziemi, co od razu przywołuje na myśl Wenus jako odpowiednika odkrytej planety. Zbiegiem okoliczności jest już fakt, że Wenus również jest tylko nieznacznie mniejsza od Ziemi.

Tak mogłaby wyglądać planeta LHS 475 b jeśli jej atmosfera nie jest gęsta lub jej brak.

Dane na temat atmosfery planety LHS 475 b trzeba będzie potwierdzić

Informacje dotyczące atmosfery są mocno wstępne, w przeciwieństwie do obserwacji tranzytów. Dopiero dalsze pomiary spektroskopowe, które wykona Webb, będą mogły rzucić więcej światła na prawdziwą naturę atmosfery odkrytej planety.

Astronomowie podkreślają, że istnieje zarówno możliwość, że planeta nie ma atmosfery, albo atmosferę w pełni złożoną z dwutlenku węgla. Taka atmosfera byłaby znacznie trudniejsza do wykrycia, ze względu na niewielką grubość tworzonej przez nią otoczki. Jednocześnie wykluczono taki scenariusz, w którym planeta ma grubą zdominowaną przez metan atmosferę, podobną do tej wokół Tytana, księżyca Saturna.

Jak widać zielona krzywa, sugerująca atmosferę metanową, nawet przy wstępnych obserwacjach do nich nie pasuje.

Planetę LHS 475 b odkryto na orbicie gwiazdy LHS 475, która znajduje się tylko 41 lat świetlnych od Słońca. Znajduje się ona w gwiazdozbiorze Oktant, który na południowym niebie pełni podobną rolę jak gwiazdozbiór Małej Niedźwiedzicy na niebie północnym. W Oktancie nie ma jednak żadnych wyróżniających się jasnością gwiazd, również takich, które pomagałyby we wskazaniu kierunku południowego.

Czy gwiazda LHS 475 jest podobna do Słońca?

LHS 475 jest gwiazdą typu czerwony karzeł. Jest ona mniejsza i dwa razy chłodniejsza od Słońca, dlatego nie jest zaskoczeniem, że LHS 475 b obiega ją po bardzo ciasnej orbicie. Z naszej perspektywy nawet bardzo ciasnej. Wyobraźcie sobie bowiem Sylwester, który ma miejsce co dwa dni. To byłaby planeta idealna dla rozrywkowych ludzi, bo byłby tam tylko Sylwester i Nowy Rok. I tak w kółko.

To co udało się osiągnąć teleskopowi Webb pokazuje jak potężnym narzędziem jest on dla naukowców, którzy poszukują planet i potrzebują bardzo precyzyjnych obserwacji. Jednak za poszukiwanie obserwacji planet w danych, które mogą je zawierać, nie muszą brać się jedynie astronomowie z bezpośrednim dostępem do Webba lub innych dużych teleskopów.

Exoplanet Watch, czyli zaobserwuj pozasłoneczną planetę swoim teleskopem

Program Expoplanet Watch to projekt, który wdrożono już w 2018 roku. Nie jest więc czymś nowym, ale być może jeszcze o nim nie słyszeliście. Pomagać można na dwa sposoby. Entuzjaści, którzy poradzą sobie ze zbieraniem wartościowych naukowo obserwacji przez własne teleskopy, mogą wesprzeć astronomów obserwując wybrane gwiazdy, wokół których już zaobserwowano planety, w ramach Exoplanet Watch.

Wbrew pozorom, przy dzisiejszych możliwościach elektroniki i detektorów światła, wcale nie trzeba teleskopu wielkości Webba, który jest umieszczony w kosmosie, by takie planety obserwować. Według NASA już w zasięgu obserwacji teleskopem ze zwierciadłem o średnicy 15 centymetrów są setki pobliskich gwiazd, które mają lub mogą mieć własne planety.

Oczywiście szansa, że takie dane bezpośrednio wskażą na obiekt będący planetą, jest znikoma, ale już wskazówka jaką dadzą obserwacje znanych obiektów może zachęcić operatorów instrumentów Webba i innych teleskopów, by przeprowadzić uściślające obserwacje lub skorygować te już zebrane.

Poza tym obserwacje zaćmień wymagają czasem dłuższej podstawy czasowej niż jest to w stanie zapewnić widoczność obiektu z danego miejsca na Ziemi. Współpraca entuzjastów astronomii z różnych miejsc na Ziemi przy obserwacjach potencjalnych kandydatek na planety nie tylko pozwala ominąć to ograniczenie, ale też wpływa na poprawę precyzji tego typu obserwacji.

Udział w Exoplanet Watch możliwy jest także, gdy macie tylko smartfon

Jeśli nie dysponujecie teleskopem, a tym bardziej chęcią by prowadzić odpowiednie obserwacje, nic straconego. Oczywiście nie będziemy tu namawiać was do obserwacji nieba przez smartfon, bo to byłoby zbyt piękne. Po prostu projekt Exoplanet Watch podobnie jak inne programy wykorzystujące wsparcie dużych społeczności z dostępem do mocy obliczeniowej, pozwala też na samodzielną analizę już zebranych danych obserwacyjnych. Czy to urządzeniem mobilnym, czy stacjonarnym komputerem. 

Dane dostępne do analizy obejmują 10 lat obserwacji za pomocą niewielkiego teleskopu zlokalizowanego w stanie Arizona. W tym roku do tych danych będą sukcesywnie dołączane także obserwacje z dwóch dodatkowych teleskopów prowadzących obserwacje z terenu Południowej Kalifornii.

Do analizy danych w ramach Exoplanet Watch wykorzystywane jest oprogramowanie EXOplanet Transit Interpretation Code (EXOTIC). Jak zapewnia NASA, nie trzeba tu doświadczenia, ale przyda się ambitne podejście do problemu i znajomość angielskiego, gdyż w tym języku są instrukcje

W tych obserwacjach, dla wielu egzoplanet mogą być zarejestrowane zjawiska, których wcześniej nie udało się zaobserwować, wskazujące na szczególne własności macierzystej gwiazdy czy samej planety, a być może na istnienie dodatkowych obiektów na orbicie.

Dane z Webba są bardzo precyzyjne, ale nie można tak powiedzieć o wszystkich dotychczas zebranych informacjach dla tysięcy planet pozasłonecznych. Uściślanie tych informacji, doprecyzowywanie parametrów orbit i planet to właśnie cel jaki stawia się uczestnikom Exoplanet Watch.

Źródło: Webb, NASA, ESA, inf, własna