 |
| Artist’s impression of exoplanet VHS 1256 b in orbit around its host stars, VHS J1256–1257AB. Image based on observations of the planet’s spectrum made by the James Webb Space Telescope. Date 22 March 2023 Source https://webbtelescope.org/contents/media/images/2023/105/01GVGGJYM8E4JNK4VBQ2C77VJX Author NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI) Image by commns.wikimedia.org |
Ένας εξωγήινος κόσμος μόλις 70 έτη φωτός από τη Γη είναι ένας από τους πιο περίεργους που έχουν ανακαλυφθεί έως σήμερα.
Έχει 20 φορές τη μάζα του Δία και έχει θερμοκρασίες που θα μπορούσαν να λιώσουν γρήγορα το αλουμίνιο. Παράλληλα, έχει τροχιά 10.000 ετών γύρω από όχι ένα αλλά δύο αστέρια-ήλιους. Και, ω ναι: Καταστρέφεται από μια συνεχή, καταιγιστική καταιγίδα άμμου.
Οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb για να λάβουν τις πιο αξιόπιστες παρατηρήσεις μέχρι σήμερα για το αντικείμενο πλανητικής μάζας, αποκαλύπτοντας συννεφιασμένα σύννεφα πυριτικών κόκκων που κυκλοφορούν στην ατμόσφαιρα του κόσμου με το όνομα VHS 1256 b.
Η ανακάλυψη, που δημοσιεύθηκε στον διακομιστή προεκτύπωσης arXiv, έχει περάσει από τη διαδικασία αξιολόγησης και πρόκειται να εμφανιστεί στο The Astrophysical Journal Letters.
Επιπλέον, η ομάδα εντόπισε πολλά από τα συστατικά της ατμόσφαιρας του VHS 1256 b. Αυτές περιλαμβάνουν σαφείς ανιχνεύσεις μεθανίου, μονοξειδίου του άνθρακα και νερού, με πρόσθετες ενδείξεις διοξειδίου του άνθρακα.
«Κανένα άλλο τηλεσκόπιο δεν έχει εντοπίσει τόσα πολλά χαρακτηριστικά ταυτόχρονα για έναν μόνο στόχο», λέει ο αστροφυσικός Paul Mollière του Ινστιτούτου Αστρονομίας Max Planck στη Γερμανία. «Βλέπουμε πολλά μόρια σε ένα μόνο φάσμα από το JWST που περιγράφουν λεπτομερώς τα δυναμικά σύννεφα και τα καιρικά συστήματα του πλανήτη.»
Το VHS 1256 b είναι ένα αίνιγμα. Η μάζα του διασχίζει το όριο μεταξύ γιγάντιων πλανητών και καφέ νάνων, «αποτυχημένων αστέρων» που δεν έχουν αρκετή μάζα για να συντήξουν υδρογόνο, αλλά μπορούν να συντήξουν το βαρύτερο ισότοπο υδρογόνου δευτερίου στους πυρήνες τους, το οποίο έχει χαμηλότερη θερμοκρασία και πίεση σύντηξης από το υδρογόνο.
Θεωρείται ότι οι δύο τύποι αντικειμένων σχηματίζονται αρκετά διαφορετικά. Οι καφέ νάνοι σχηματίζονται γενικά σαν αστέρια, καταρρέουν από έναν πυκνό κόμπο υλικού σε ένα σύννεφο αερίου και σκόνης και στη συνέχεια ρουφούν περισσότερο υλικό για να αναπτυχθούν.
Η σύντηξη του δευτερίου είναι ένα ενδιάμεσο βήμα καθώς το αστέρι μεγαλώνει, αλλά μερικά αστέρια -οι καφέ νάνοι- σταματούν να αναπτύσσονται σε αυτό το σημείο και παραμένουν ως έχουν.
Από την άλλη πλευρά, οι πλανήτες πιστεύεται ότι σχηματίζονται από κάτω προς τα πάνω, από το υλικό που απομένει μετά το σχηματισμό ενός αστεριού, συγκεντρώνοντας μαζί για να αναπτυχθούν σε έναν πλανήτη. Αυτό το υλικό θεωρείται ότι είναι συνήθως πολύ κοντά στο αστέρι. Ο ευρύς τροχιακός διαχωρισμός του VHS 1256 b από τους δύο ήλιους του υποδηλώνει ότι σχηματίστηκε από κατάρρευση σύννεφων, αλλά αυτό δεν είναι διαγνωστικό.
Θεωρητικά, οι πλανήτες μπορούν επίσης να σχηματιστούν από το μοντέλο κατάρρευσης σύννεφων. η εκτιμώμενη ελάχιστη μάζα για ένα αντικείμενο κατάρρευσης σύννεφων είναι ένας Δίας. Η διαχωριστική γραμμή μεταξύ ενός πλανήτη και ενός καφέ νάνου είναι, επομένως, το όριο μάζας που «καίει» δευτέριο, πράγμα που σημαίνει ότι η ακριβής φύση του VHS 1256 b είναι άγνωστη.
Αλλά είναι αυτή η μεγάλη απόσταση που επέτρεπε τέτοιες επιμέρους παρατηρήσεις.
«Το VHS 1256 b είναι περίπου τέσσερις φορές πιο μακριά από τα αστέρια του από ό,τι ο Πλούτωνας από τον Ήλιο μας, γεγονός που το καθιστά εξαιρετικό στόχο για τον Webb», λέει η αστρονόμος Brittany Miles του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, η οποία ηγήθηκε της διεθνούς ερευνητικής ομάδας. «Αυτό σημαίνει ότι το φως του πλανήτη δεν αναμιγνύεται με το φως από τα αστέρια του».
Το εύρος παρατήρησης του JWST είναι το υπέρυθρο και το εγγύς υπέρυθρο, το εύρος που περιλαμβάνει τη θερμική ακτινοβολία. Και το VHS 1256 b είναι πολύ νέο, σε ηλικία μόλις 150 εκατομμυρίων ετών, και εξακολουθεί να είναι αρκετά ζεστό από τη διαδικασία σχηματισμού. Η ατμόσφαιρά του, όπου βρίσκονται τα σύννεφα της άμμου, φτάνει τους 830 βαθμούς Κελσίου (1.526 βαθμούς Φαρενάιτ).
Το υπέρυθρο φάσμα του VHS 1256 β. (NASA, ESA, CSA, J. Olmsted/STScI, B. Miles/UA, S. Hinkley/UOE, B. Biller/UE, A. Skemer/UCSC)
Αυτή η θερμότητα, μαζί με τη χαμηλή της βαρύτητα, είναι που κάνει τους ουρανούς του τόσο ταραγμένους. Οι επιστήμονες ανέλυσαν το φως που ανιχνεύθηκε από το JWST, μελετώντας το φάσμα με ελάχιστη λεπτομέρεια για να διαλέξουν τα χαρακτηριστικά που παράγονται από διάφορα στοιχεία που απορροφούν συγκεκριμένα μήκη κύματος.
Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο αναγνώρισαν τα διάφορα αέρια που βρήκαν στην ατμόσφαιρα του αντικειμένου – και τα σύννεφα άμμου που αλλάζουν συνεχώς, που πιθανότατα αποτελούνται από ενστατίτη, φορστερίτη ή χαλαζία.
Τόσο λεπτομερή ήταν τα δεδομένα που οι ερευνητές μπόρεσαν να αναγνωρίσουν επίσης διαφορετικά μεγέθη κόκκων, από λεπτότερους κόκκους όπως σωματίδια καπνού έως μεγαλύτερους κόκκους όπως άμμο. Αυτοί οι μεγαλύτεροι κόκκοι, υπέθεσαν οι ερευνητές, είναι πολύ βαρείς για να παραμείνουν στην ανώτερη ατμόσφαιρα και βρέχουν πίσω στο εσωτερικό, καθώς τα μικρότερα σωματίδια ανεβαίνουν.
Αυτό προκαλεί μια δραματική διακύμανση στη φωτεινότητα του κόσμου κατά τη διάρκεια της 22ωρης ημέρας του, υποδηλώνοντας ότι τα πυριτικά σύννεφα μπορεί να είναι ένας κοινός μηχανισμός για την παραγωγή τέτοιων παραλλαγών στους καφέ νάνους. Η ομάδα πιστεύει ότι οι παρατηρήσεις θα μπορούσαν εύκολα να αναπαραχθούν για άλλους καφέ νάνους, κάτι που θα μπορούσε να μας βοηθήσει να μάθουμε περισσότερα για αυτά τα παράξενα αντικείμενα.
Και το VHS 1256 b μας έδωσε πολλά να μασήσουμε.
«Έχουμε απομονώσει πυριτικά άλατα, αλλά η καλύτερη κατανόηση των μεγεθών και των σχημάτων των κόκκων που ταιριάζουν με συγκεκριμένους τύπους νεφών θα χρειαστεί πολλή επιπλέον δουλειά», λέει η αστροφυσικός Elisabeth Matthews του Ινστιτούτου Αστρονομίας Max Planck.
“Αυτή δεν είναι η τελευταία λέξη σε αυτόν τον πλανήτη – είναι μόνο η αρχή μιας μεγάλης κλίμακας προσπάθειας μοντελοποίησης για την κατανόηση των πολύπλοκων δεδομένων του JWST.”
Με πληροφορίες από Science Alert και iopscience & https://hellasjournal.com
