Astronomit ovat osoittaneet, ettÀ planeetan ilmakehÀssÀ on korkea pitoisuus raskaampia molekyylejÀ, mukaan lukien merkittÀvÀ mÀÀrÀ vesihöyryÀ.
Luotto: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI), Ralf Crawford (STScI)
Astronomit ovat osoittaneet, ettÀ planeetan ilmakehÀssÀ on korkea tiheys raskaammista molekyyleistÀ, mukaan lukien merkittÀvÀ mÀÀrÀ vesihöyryÀ, mikÀ saa heidÀt uskomaan, ettÀ se saattaa olla "höyrymaailma".
Tutkimus, joka julkaistiin The Astrophysical Journal Letters -lehdessÀ, on toteutettu Caroline Piaulet-Ghorayebin, Montrealin yliopiston eksoplaneettojen tutkimusinstituutin (iREx) tohtoriopiskelijan, johdolla yhteistyössÀ tutkijoiden kanssa useista maista.
Vuoden alussa iREx-tiimi ilmoitti Hubble-avaruusteleskoopin (HST) tietojen avulla havainneensa vettÀ eksoplaneetta GJ 9827 d:n ilmakehÀssÀ, mikÀ tekee siitÀ, koonsa ollessa noin kaksinkertainen Maahan verrattuna, pienimmÀn eksoplaneetan, jonka ilmakehÀ on vahvistettu.
NÀmÀ merkittÀvÀt löydöt avaavat uusia mahdollisuuksia elÀmÀn etsimiseen aurinkokunnan ulkopuolella ja parantavat ymmÀrrystÀmme planeettojen muodostumisesta ja koostumuksesta.
Toistaiseksi saavuttamaton tavoite
Vuosien ajan tutkijat ovat keskittyneet ilmakehien havaitsemiseen suurten kaasujÀttilÀisten ja mini-Neptunusten ympÀrillÀ (planeetat, jotka ovat paljon suurempia kuin Maa ja joiden ilmakehÀ on pÀÀasiassa vetyÀ, kuten Jupiter ja Neptune aurinkokunnassa).Kuitenkin toistaiseksi pienempien planeettojen, jotka ovat lÀhempÀnÀ Maan kokoa, ilmakehien havaitseminen on jÀÀnyt saavuttamattomaksi tavoitteeksi.
"TÀllÀ hetkellÀ kaikki havaitsemamme planeetat, joilla on ilmakehÀ, ovat suuria planeettoja tai parhaimmillaan mini-Neptunuksia", sanoo tutkimuksen pÀÀkirjoittaja Caroline Piaulet-Ghorayeb. "NÀmÀ planeetat koostuvat pÀÀasiassa vedystÀ, mikÀ tekee niistÀ lÀhempÀnÀ aurinkokuntamme kaasujÀttilÀisiÀ kuin kiviplaneettoja, kuten Maa, joiden ilmakehÀt ovat raskaampien alkuaineiden hallitsemia."
Rikas raskaammista molekyyleistÀ
Eksoplaneetta GJ 9827 d:n erityispiirre on sen ilmakehÀn koostumus.James Webbin ja Hubble-teleskooppien tietojen yhdistÀmisen avulla Caroline Piaulet-Ghorayeb osoittaa, ettÀ toisin kuin suurten planeettojen ilmakehÀt, jotka ovat vetyÀ hallitsevia, eksoplaneetta GJ 9827 d:n ilmakehÀssÀ on korkea tiheys raskaammista molekyyleistÀ ja merkittÀvÀ mÀÀrÀ vesihöyryÀ.
TÀmÀ löytö merkitsee ensimmÀistÀ vahvaa havaintoa eksoplaneetan ilmakehÀstÀ, jossa vety ei ole pÀÀkomponentti, mikÀ viittaa enemmÀn raskaampaan ja vesipitoiseen ilmakehÀÀn.
"IlmakehÀn molekyylipaino on lÀhempÀnÀ hiilidioksidista tai typestÀ rikkaiden ilmakehien painoa, joita tÀllÀ hetkellÀ etsimme pieniltÀ kiviplaneetoilta, joilta voisimme mahdollisesti etsiÀ elÀmÀÀ", lisÀÀ Caroline Piaulet-Ghorayeb.
NÀmÀ havainnot on tehty JWST:n kanadalaisen instrumentin, lÀhi-infrapuna-kuvaimen ja viipaloimattoman spektrograafin (NIRISS, Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) avulla. KÀyttÀmÀllÀ siirto-spektroskopiaa tutkimusryhmÀ analysoi tÀhden valoa, joka kulki planeetan ilmakehÀn lÀpi sen kulkiessa isÀntÀ tÀhtensÀ, GJ 9827, ohi.
Tiimi yhdisti sitten JWST:n uudet havainnot aiempiin HST:n havaintoihin osoittaakseen varmasti, ettÀ tutkittavat spektriominaisuudet johtuvat planeetan ilmakehÀstÀ eikÀ jÀrjestelmÀn tÀhden saastumisesta.
NIRISS:n SOSS-tilasta saadut tiedot antavat astronomien vihdoin mahdollisuuden erottaa kaksi erilaista ilmakehÀÀ planeetalle: toinen on pilvinen ja sisÀltÀÀ vain vÀhÀn raskaita alkuaineita, pÀÀasiassa vetyÀ ja joitakin vesijÀÀmiÀ; toinen on erittÀin tiheÀ ja sisÀltÀÀ useita raskaita alkuaineita, mukaan lukien runsaasti vettÀ.
Koska eksoplaneetta GJ 9827 d on lÀhellÀ tÀhteÀÀn, sen ilmakehÀ on todennÀköisesti kaasujen sekoitus ja ylikuumentunut tiheÀ tila, eikÀ erillisiÀ kerroksia tai pilviÀ.
TodennÀköisesti ei asuttava
Vaikka eksoplaneetta GJ 9827 d:n ei uskota olevan asuttava sen lÀheisyyden vuoksi isÀntÀ tÀhteensÀ ja siitÀ johtuvien korkeiden pintalÀmpötilojen (noin 350 °C), tÀmÀ löytö on edistysaskel asuttavien ympÀristöjen etsimisessÀ.Raskaasta ja vesipitoisesta ilmakehÀstÀ pienellÀ planeetalla kuten GJ 9827 d todistaa, ettÀ tÀllaisia ilmakehiÀ on olemassa ja niitÀ voidaan tutkia JWST:n tarkkuuden avulla. TÀmÀ tekee todennÀköisemmÀksi löytÀÀ asuttavia planeettoja, jotka ovat verrattavissa Maahan.
"TÀmÀ on suuri askel kohti ilmakehien etsimistÀ pieniltÀ Maata muistuttavilta planeetoilta", tarkentaa Caroline Piaulet-Ghorayeb. "Eksoplaneetta GJ 9827 d on ensimmÀinen planeetta, jolla havaitsemme raskaista molekyyleistÀ rikkaan ilmakehÀn, aivan kuten aurinkokuntamme kiviplaneetat, ja ensimmÀinen pitkÀÀn vahvistettu esimerkki 'höyrymaailmasta', jota tiedeyhteisö on esittÀnyt."
Uskotaan, ettÀ nÀmÀ "höyrymaailmat" omaavat paksut ja vesipitoiset ilmakehÀt, ilman jÀÀtÀ tai nestemÀistÀ vettÀ pinnalla, ja ettÀ ne sÀilyttÀvÀt ilmakehÀn höyryn muodossa lÀheisyytensÀ vuoksi isÀntÀ tÀhteensÀ. Ne muistuttavat jÀÀtyneitÀ kuita, kuten Europa ja Ganymedes, mutta ovat tarpeeksi lÀhellÀ tÀhteÀÀn, jotta vesi esiintyy höyryn muodossa ilmakehÀssÀ eikÀ jÀÀkerroksena.
Astronomit toivovat, ettÀ lisÀÀ havaintoja eksoplaneetta GJ 9827 d:stÀ JWST:n kautta, jotka on suunniteltu seuraavien kuukausien aikana, auttavat saamaan lisÀtietoja sen vesihöyryilmakehÀn komponenteista.