Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, znany już z hipnotyzujących obrazów kosmosu, zrobił to ponownie: po raz pierwszy zarejestrował wyraźne dowody obecności dwutlenku węgla w atmosferze planety poza Układem Słonecznym.

To odkrycie może nie tylko wiele powiedzieć o tym, jak powstała egzoplaneta, ale także jest zapowiedzią tego, co nas czeka, ponieważ Webb już bada coraz więcej nowych światów. Szczegóły odkrycia zostały przedstawione w artykule umieszczonym na serwerze arXiv. Oczekuje się, że w ciągu najbliższych kilku dni zostaną opublikowane w czasopiśmie Nature.

To odkrycie jest przedstawiane jako graficzna reprezentacja danych. Jest całkowicie pozbawiony urzekającego blasku zdjęć z teleskopu Jamesa Webba, które pojawiły się wcześniej w sieci, ukazując galaktyki wykonujące kroki kosmiczne otoczone przez emitujące światło obłoki w obszarach gwiazdotwórczych. Ale Jessie Christiansen, astronom z NASA Exoplanet Science Institute w Caltech w Pasadenie, nazwała grafikę „luksusową”.

Te obrazy graficzne, będące danymi spektroskopowymi, dają nam szczegółowe informacje o składzie atmosfery egzoplanety WASP-39b. Niektórzy naukowcy nazywają go „gorącym Jowiszem”, ponieważ ma taką samą średnicę jak Jowisz, tyle że krąży znacznie bliżej swojej gwiazdy niż Merkury względem Słońca, co powoduje, że nagrzewa się do ekstremalnie wysokich temperatur. Ta egzoplaneta, położona około 700 lat świetlnych od Ziemi, została po raz pierwszy odkryta podczas obserwacji z Ziemi, a później zarejestrowana przez Kosmiczny Teleskop NASA Spitzer, który był aktywny od 2003 do 2020 roku. Dane ze Spitzera wskazywały, że WASP-39b może zawierać dwutlenek węgla w swojej atmosferze, ale nie były one dokładne.

A potem do gry wszedł „James Webb”. 10 lipca ten teleskop na podczerwień obserwował egzoplanetę WASP-39b poruszającą się po dysku swojej gwiazdy przez nieco ponad osiem godzin. Przez cały czas światło gwiazdy przechodziło przez atmosferę planety, gdzie różne cząsteczki pochłaniają określone części spektrum kolorów. Astronomowie zastanawiali się, czy w widmie zobaczą ślad dwutlenku węgla. I pojawiło się to bezpośrednio na ekranie komputera.

To odkrycie wzmocniło przekonanie, że James Webb zrewolucjonizuje badania egzoplanet. Tylko w pierwszym roku swojej działalności teleskop będzie musiał zbadać 76 egzoplanet, a przez cały czas swojej podróży takich ciał niebieskich będzie kilkaset. Będzie obserwował atmosfery gazowych gigantów i maleńkich planet skalistych, które mogą być podobne do Ziemi. Jednak wykrycie dwutlenku węgla jest samo w sobie imponującym odkryciem. Logiczne byłoby założenie, że planeta podobna do Jowisza, która powstała z tego samego nagromadzenia materii co jej gwiazda, miałaby w przybliżeniu taki sam skład chemiczny jak sama gwiazda. Ale w naszym Układzie Słonecznym sprawy mają się inaczej. A w przypadku WASP-39b też wszystko jest inne. Silny sygnał obecności dwutlenku węgla w atmosferze tej egzoplanety wskazuje, że zawiera ona pierwiastki cięższe niż wodór i hel, z których zwykle zbudowane są gwiazdy. Pytanie brzmi: dlaczego?

Być może, gdy WASP-39b była młodą planetą, często uderzały w nią komety i asteroidy, które mogły tam dostarczać cięższe pierwiastki, takie jak węgiel i tlen. Co ciekawe, wydaje się, że planeta WASP-39b zawiera mniej więcej taką samą ilość ciężkich pierwiastków jak Saturn, który, jak uważają naukowcy, również miał „burzową” młodość. Albo planeta WASP-39b mogła powstać z pierwiastków, które zostały rozproszone w przestrzeni w jej układzie planetarnym, a następnie migrowały w kierunku centrum. W pewnym momencie zbliżył się do swojej gwiazdy macierzystej, co wyrzuciło część wodoru z atmosfery, w wyniku czego wzrosła w nim koncentracja cięższych pierwiastków, a dwutlenku węgla było więcej niż pierwotnie. Fortney, Batalha i ich koledzy pracują obecnie nad czterema artykułami naukowymi, w których przeanalizują widmo egzoplanety i różne hipotezy bardziej szczegółowo.

Wykrycie dwutlenku węgla w atmosferze egzoplanety to ważny krok w kierunku odkrycia życia poza Ziemią. Astronomowie nie spodziewają się, że WASP-39b będzie zdatny do życia, ponieważ jest zbyt blisko swojej gwiazdy. Nie spodziewają się nawet, że teleskop Jamesa Webba znajdzie wyraźne oznaki życia na innych planetach. Jednak wykorzystanie sieci Web do poszukiwania dwutlenku węgla może pomóc w przygotowaniu podwalin pod przyszłe odkrycia.

Astronomowie uważają, że mieszanina dwutlenku węgla i metanu w atmosferze planety może służyć jako wskaźnik życia – nazywa się to biosygnaturą. Sygnał z planety WASP-39b pokazuje, że jest ona w połowie drogi do dobrej biosygnatury. Atmosfera planety zawiera również wodę, tlenek węgla i siarkowodór, ale bardzo mało metanu.

Ostatecznie do wykrywania życia może być potrzebne znacznie bardziej zaawansowane obserwatorium niż James Webb. Ale jest to naprawdę ważny etap, przez który musimy przejść, aby przygotować się na pojawienie się takich technologii w przyszłości.