Webb detectează amoniac și o răcire neașteptată pe o planetă gigantică îndepărtată
Cu ajutorul Telescopului Spațial James Webb, o echipă de astronomi a identificat apă, metan și amoniac în atmosfera planetei HATS-6 b, un gigant gazos situat la aproximativ 500 de ani-lumină de Pământ. Observațiile arată, de asemenea, că HATS-6 b ar putea fi semnificativ mai rece decât sugerează calculele standard, indicând o relație mult mai complexă între planetă și steaua sa decât se credea anterior. Rezultatele, publicate în Astronomical Journal, ridică noi întrebări despre formarea și evoluția planetelor gigantice.
Un gigant în jurul unei stele mici
HATS-6 b are aproximativ dimensiunea lui Jupiter și completează o orbită la fiecare trei zile în jurul unei pitice de tip M — o stea mică, rece și roșiatică. Planetele se formează din discul de gaz și praf rămas după formarea stelei, iar stelele mai mici au discuri mai mici. Dimensiunea gigantică a planetei nu se potrivește însă cu această regulă.
„Aceste stele mai mici nu au suficient material sau suficient timp pentru a crea planete la fel de mari ca Jupiter și Saturn”, a explicat Giannina Guzmán Caloca, autoarea principală a studiului și doctorandă în astronomie. „Faptul că HATS-6 b poate exista este cu adevărat interesant, pentru că nu ar trebui să fie posibil cu ceea ce știm.”
Astronomii cunosc doar aproximativ 40 de astfel de planete. HATS-6 b este una dintre cele șapte studiate în cadrul unui program JWST numit „Giant Exoplanets around M-dwarf Stars” (GEMS), menit să compare acești anomalii cu giganții mai bine înțeleși care orbitează stele asemănătoare Soarelui.
„Fiecare dintre aceste planete reprezintă o provocare pentru teoria formării”, a spus Guzmán Caloca. „Măsurând din ce sunt alcătuite atmosferele lor, putem începe să ne întrebăm dacă s-au format la fel ca Jupiterii fierbinți din jurul stelelor asemănătoare Soarelui sau dacă se întâmplă ceva diferit.”
Amoniacul indică o chimie mai rece
Folosind o tehnică numită spectroscopie de transmisie, care urmărește lumina stelară filtrată prin atmosfera unei planete, echipa a identificat patru molecule în atmosfera lui HATS-6 b: apă, metan, amoniac și dioxid de carbon. Descoperirea marchează abia a doua oară când această tehnică detectează amoniac pe o lume îndepărtată.
„Carbonul, hidrogenul și oxigenul au fost găsite anterior în atmosferele planetelor gigantice din afara sistemului nostru solar, dar amoniacul este ceva aproape niciodată detectat până acum”, a explicat Guzmán Caloca. „Este o moleculă complet nouă la care să ne gândim.”
Deoarece moleculele care conțin azot, precum amoniacul, ar trebui să fie mai abundente pe planetele gigantice reci decât pe cele asemănătoare Jupiterilor fierbinți, descoperirea susține teoria că planetele care orbitează stele pitice de tip M ar putea forma o populație distinctă din punct de vedere chimic.
O temperatură care sfidează așteptările
Temperatura neașteptată a lui HATS-6 b ridică o altă întrebare majoră. Valoarea frecvent citată pentru această planetă — în jur de 425 de grade Celsius — nu este o măsurătoare exactă, ci un calcul care presupune că planeta absoarbe toată lumina stelei și răspândește căldura uniform. Analizele preliminare ale oamenilor de știință au indicat însă temperaturi mai apropiate de 120 de grade Celsius, o cifră improbabilă din punct de vedere fizic pentru o planetă care orbitează steaua la fiecare trei zile.
„Dacă planeta este cu adevărat atât de rece, înseamnă că ceva reflectă probabil o mare parte din lumina stelară înapoi în spațiu înainte ca aceasta să încălzească ceva”, a explicat Guzmán Caloca. „Explicația cea mai probabilă sunt norii și ceața care înfășoară planeta așa cum o înfășoară pe Venus.”
Rezultatele echipei au implicații dincolo de HATS-6 b. Deoarece temperatura unei planete este luată în calcul în orice estimare a conținutului atmosferei sale, o discrepanță atât de mare ridică semne de întrebare cu privire la cât de fiabil pot astronomii să citească atmosferele planetelor care orbitează stele mici și active.
Observații suplimentare, întrebări mai ample
Pentru Guzmán Caloca și echipa sa, rămân multe mistere. Observațiile la lungimi de undă mai mari ar putea identifica alte semnale neexplicate și ar putea testa dacă norii explică temperatura neobișnuit de scăzută a planetei.
Astronomii au descoperit peste 6.000 de planete în afara sistemului nostru solar, iar multe nu seamănă cu cele apropiate de Pământ. Citirea atmosferelor lor — din ce sunt alcătuite, cum s-au format, care seamănă cu Jupiter și care nu seamănă cu nimic — îi poate ajuta pe oamenii de știință să determine dacă alte sisteme solare s-au format prin mecanisme similare celui al nostru.
„Care este contextul nostru? Și cât de rari sau de obișnuiți suntem?” a întrebat Guzmán Caloca. „Aceasta este o planetă dintre mii, dar modul în care îmi place să mă gândesc este că și Pământul este o planetă dintre mii și totuși adăpostește tot ce a trăit vreodată aici.”
