Astronomija je napravila dalji korak u proučavanju udaljenih svjetova zahvaljujući neviđenom hvatanju: svemirski teleskop James Webb je uspio direktno fotografisati hladnu egzoplanetu koja se nalazi upravo 12 svjetlosne godine Zemlje. Radi se o Epsilon Indija Ab, planeta plinovitog giganta koja nam, zbog svojih karakteristika, omogućava da pogledamo u evolucijsku historiju našeg vlastitog Sunčevog sistema sa preciznošću nikada dosad.
Ovom prilikom, istraživači su koristili napredni koronograf instrumenta MIRI (Srednji infracrveni) kako bi se odvojilo svjetlost planete od zasljepljujuće svjetlosti njene zvijezde domaćina, Epsilon Indi A. Rezultat je najoštrija i najdetaljnija slika tako cool egzoplaneta ikada dobivena, prekretnica moguća samo uz Webbovu pionirsku tehnologiju.
Otkriće Epsilon Indi Ab Nije relevantan samo zbog svoje blizine Zemlji, već i zbog svoje rijetkosti: planete ovog tipa, sa tako niskim temperaturama i koje su se mogle direktno posmatrati, jedva da broje nekoliko desetina u trenutnom rekordu.
Neobičan portret: Epsilon Indi Ab, najproučavanija hladna egzoplaneta
Planeta Epsilon Indija Ab već godinama intrigira naučnu zajednicu. Njegovo postojanje bilo je poznato kroz indirektna mjerenja, posebno kroz tehniku radijalne brzine, koja detektuje sićušna kolebanja zvijezde uzrokovana gravitacijom masivne planete. Međutim, do sada to niko nije mogao direktno posmatrati.
Koristeći osjetljivost MIRI, James Webb je uhvatio infracrvenu svjetlost koju emituje sam Epsilon Indi Ab. Ova strategija je ključna za otkrivanje hladnih planeta, čija zaostala toplota više nije dovoljna za emitovanje u vidljivom, ali se može otkriti u srednjem infracrvenom. Slika prikazuje tijelo u obliku tačke, koje nije razriješeno na disku, gdje se svjetlo od 10,6 mikrona pojavljuje u plavim tonovima, a svjetlo od 15,5 mikrona u narandžastim tonovima. Lokacija primarne zvijezde je označena, iako je njeno svjetlo eliminirano koronagrafom.
Rezultat je dvostruko vrijedan: ne samo da potvrđuje postojanje planete i njenih osnovnih svojstava, već i omogućava da se njene atmosferske karakteristike uporede sa onima gasnih divova u našem Sunčevom sistemu.
Sa procijenjenom temperaturom od samo 2 stepena Celzijusa – praktički na nivou tekuće vode na Zemlji –, Epsilon Indi Ab je jedna od hladnih egzoplaneta s najdirektnijim i najdetaljnijim zapažanjima. To ga čini bitnom referencom za proučavanje atmosfera bogatih spojevima kao što su metan, ugljični monoksid i ugljični dioksid, koji bi mogli biti prisutni u velikim količinama i značajno modificirati profil apsorpcije svjetlosti koja dopire do nas.
Prirodna laboratorija za razumijevanje evolucije planetarnih sistema
Zvezda Epsilon Indija A, domaćin ove egzoplanete, je narandžasti patuljak nešto hladniji i slične starosti našem Suncu. Da tako masivna i hladna planeta kruži oko zvijezde ovog tipa, astronomima pruža mogućnost Istražite procese formiranja planeta i atmosferske evolucije u kontekstima koji su vrlo slični, a ipak daleko od našeg..
Prema istraživaču Caroline Morley (Univerzitet Teksasa u Austinu), do sada se prisustvo Epsilona Indi Ab zaključivalo samo kroz indirektna analiza. Odabrati ga kao prioritetnu metu za teleskop James Webb bio je odgovor na očekivanje da se pronađe planeta "sličnija Jupiteru od bilo koje druge do sada fotografirane".
Glavni autor, Elisabeth Matthews (Institut za astronomiju Maks Plank, Nemačka), ističe da su većina egzoplaneta koje su do sada direktno posmatrane bila mlada, vruća tela. „Kako se planete hlade i skupljaju tokom svog života, postaju mnogo manje blistave i teže ih je proučavati“, objašnjava Metjuz. Ovo je jedan od glavnih izazova za zrela astrofizika egzoplaneta.
Epsilon Indi Ab je stoga rijetka prilika da se ispita plinski div u naprednoj evolucijskoj fazi, slično kao kod većih tijela u našem solarnom sistemu.
Stručnjacima je najzanimljivija mogućnost analizira sastav atmosfere precizno. Epsilon Indi Ab je samo oko 100 stepeni topliji od Jupitera i Saturna, što omogućava poređenje velikih procesa hlađenja, kontrakcije i atmosferskog pročišćavanja. Štaviše, u poređenju sa slobodno lebdećim smeđim patuljcima, Epsilon Indi Ab je još hladniji, što nam omogućava da proučimo koliko blisko trenutni modeli odražavaju posmatranu stvarnost.
To iznenađuje čak i same naučnike
Iako je prisustvo Epsilona Indi Ab bilo predviđeno obrascima radijalnih brzina njegove zvijezde, njegovi pravi parametri su zbunili tim. Ispostavilo se da planeta ima – prema Webbovim zapažanjima – skoro dvostruko veću masu od očekivane, kruži nešto dalje od svoje zvijezde i opisuje drugačiju orbitu od prvobitno predviđene. Ova neusklađenost između teorijskih predviđanja i direktnih mjerenja naglašava složenost planetarnih sistema i potrebu da se proučava više terenskih slučajeva sa stvarnim podacima.
Tim također ukazuje na neke atmosferske posebnosti zbog kojih je podatke teško interpretirati. Prema početnim analizama, Epsilon Indi Ab je manje svetao od očekivanog na kraćim talasnim dužinama, što bi moglo biti posledica atmosfera jako opterećena metanom i drugim upijajućim gasovima ili gustom naoblakom. Ovo ponašanje, neuobičajeno za planete sa sličnim karakteristikama, otvara nove linije istraživanja hemijskih i fizičkih procesa koji kontrolišu planetarnu atmosferu u ekstremnim temperaturnim uslovima.
U ovom trenutku, grupa ima ograničena fotometrijska mjerenja, te će biti potrebna dalja spektroskopska promatranja kako bi se točno utvrdilo koje komponente dominiraju atmosferom i kako utiču na tok zračenja.
