Astrofizycy wykorzystali Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, aby przyjrzeć się z bliska niestabilnej gwieździe.
Naukowcy z międzynarodowego zespołu przeprowadzili szczegółowe badania czterech rozbłysków słonecznych, które wystąpiły wokół gwiazdy TRAPPIST-1. Ta mała i aktywna gwiazda znajduje się około 40 lat świetlnych od Ziemi. Odkrycia te mogą pomóc badaczom w poszukiwaniu odległych egzoplanet, które przypominają naszą własną planetę, a być może są na nich warunki umożliwiające istnienie życia.
Dzięki Teleskopowi Jamesa Webba (James Webb Space Telescope – JWST po raz pierwszy w historii jesteśmy w stanie szukać planet wokół innych gwiazd, które mają takie rodzaje atmosfer wtórnych, jakie można znaleźć wokół, powiedzmy, Ziemi, Wenus lub Marsa – powiedział Ward Howard, główny autor badań i stypendysta NASA Sagan na Wydziale Nauk Astrofizycznych i Planetarnych na Uniwersytecie Stanu Kolorado w Boulder.
To polowanie może być jednak nieco skomplikowane.
Howard wyjaśnił, że większość małych i skalistych światów, które naukowcy planują zbadać za pomocą teleskopu Webba, krąży wokół czerwonych karłów – klasy gwiazd, które są jednymi z najbardziej wybuchowych w Galaktyce. Przykładem takiej gwiazdy jest TRAPPIST-1, wokół której krąży siedem znanych planet. Choć jest niewiele większa od Jowisza, generuje kilka razy dziennie duże rozbłyski – jasne i potężne erupcje energii, które rozprzestrzeniają promieniowanie daleko w przestrzeń kosmiczną. W porównaniu z tym Słońce doświadcza rozbłysków o podobnej wielkości tylko około raz na miesiąc.
W rezultacie oglądanie planety wokół czerwonego karła może przypominać robienie zdjęcia znajomemu w klubie tanecznym z pulsującymi światłami.
Howard i jego koledzy ogłosili, że znaleźli częściowe rozwiązanie tego problemu. Korzystając z JWST, najbardziej zaawansowanego teleskopu kosmicznego, jaki kiedykolwiek wystrzelono, zespół zarejestrował serię rozbłysków pochodzących z gwiazdy TRAPPIST-1 w ciągu około 27 godzin. Naukowcy opracowali matematyczną metodę, która pozwoliła na oddzielenie światła pochodzącego z tych rozbłysków od normalnego promieniowania gwiazdy. Można to porównać do użycia filtra do usuwania odblasków ze zdjęć wykonanych smartfonem.
Rezultat? Potencjalnie wyraźniejszy obraz planet i ich atmosfer.
Jeżeli chcemy dowiedzieć się więcej o egzoplanetach, naprawdę ważne jest zrozumienie ich gwiazd – powiedział Howard.
Cenne planety
Naukowcy od dawna mieli oko na TRAPPIST-1.
Ta gwiazda, niezbyt odległa od Ziemi w kategoriach galaktycznych, jest planetarną kopalnią złota: znajdują się przy niej trzy małe i skaliste światy, które spoczywają w tym, co naukowcy nazywają „ekosferą” – rejonie wokół gwiazdy, w którym teoretycznie może istnieć ciekła woda na powierzchni planety. Astrofizycy używają JWST, aby sprawdzić, czy mogą wykryć ślady atmosfery wokół tych planet. Olivia Lim kierowała niedawnym badaniem, w ramach którego nie wykryto śladów atmosfery wokół jednej planety w układzie, TRAPPIST-1b.
Istnieje tylko kilka układów gwiezdnych, w których mamy możliwość szukiwania tego rodzaju atmosfer – powiedział Howard. Każda z tych planet jest naprawdę cenna.
Howard zauważył, że ze względu na duże odległości od Ziemi, egzoplanety takie jak siedem światów TRAPPIST-1 mogą być obserwowane przez astrofizyków jedynie wtedy, gdy przechodzą na tle swoich gwiazd. Jednak w przypadku gwiazd o tak chaotycznym zachowaniu, jak TRAPPIST-1, staje się to trudne.
Jeżeli nie weźmie się pod uwagę rozbłysków, można wykryć w atmosferze cząsteczki, których tak naprawdę tam nie ma, lub błędnie określić ilość materii w atmosferze – powiedział.
Ostrzejsze obserwacje
To jeden z powodów, dla których Howard i jego koledzy chcieli przyjrzeć się TRAPPIST-1 z bliska.
Korzystając z JWST, naukowcy dokonali przełomowego odkrycia – po raz pierwszy w historii zaobserwowali rozbłyski odległej gwiazdy w określonych długościach fal światła podczerwonego – JWST jest szczególnie przystosowany do obserwacji tego rodzaju promieniowania. Dane zebrane przez zespół uchwyciły ewolucję czterech rozbłysków w najdrobniejszych szczegółach, gdy ewoluowały one przez kilka godzin. Rosły, stawały się coraz jaśniejsze, osiągały maksimum intensywności, a następnie stopniowo przygasały. To niezwykłe odkrycie pozwoliło lepiej zrozumieć procesy zachodzące wokół tej odległej gwiazdy.
Grupa naukowców była także w stanie skutecznie oddzielić światło pochodzące z rozbłysków gwiazdy TRAPPIST-1 od codziennego blasku gwiazdy. Dzięki analizie zebranych danych zespół był w stanie usunąć około 80% światła pochodzącego z tych rozbłysków. To ważne osiągnięcie umożliwiło bardziej precyzyjne badanie i zrozumienie właściwości tych eksplozji na tle jasności gwiazdy TRAPPIST-1.
Howard wskazuje, że choć liczby te nie są idealne, wyniki uzyskane przez zespół naukowców powinny pomóc astrofizykom w zebraniu bardziej precyzyjnych danych na temat siedmiu planet w układzie TRAPPIST-1. To podejście może być również stosowane do innych podobnych układów gwiazdowych w pobliżu Ziemi.
Dzięki TRAPPIST-1 mamy naprawdę świetną okazję, aby zobaczyć, jak wyglądałaby planeta wielkości Ziemi wokół czerwonego karła – powiedział Howard.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- New observations of flares from distant star could help in search for habitable planets
- Characterizing the Near-infrared Spectra of Flares from TRAPPIST-1 During JWST Transit Spectroscopy Observations
Źródło: Colorado University
Na ilustracji: Artystyczne przedstawienie układu TRAPPIST-1. Źródło: NASA/JPL-Caltech
