AF Leporis b to świat nowości – planeta o najmniejszej masie poza Układem Słonecznym, która została bezpośrednio zaobserwowana, i której masę zmierzono za pomocą astrometrii.
Astrometria to technika polegająca na śledzeniu subtelnych ruchów gwiazdy macierzystej przez wiele lat w celu uzyskania informacji o orbitujących towarzyszach – w tym planetach.
AF Leporis b jest egzoplanetą o najniższej masie i najmniejszej separacji kątowej, która została bezpośrednio zobrazowana przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). Wyniki zostały niedawno opublikowane w czasopiśmie „The Astrophysical Journal Letters”.
Mając 23 miliony lat, AF Lep b jest stosunkowo młodym gazowym olbrzymem (dla porównania – Jowisz ma 4,6 miliarda lat). To czyni ją jasnym, a zatem doskonałym kandydatem do obserwacji. Jednak zespół, który chciał dowiedzieć się więcej o planecie – kierowany przez doktorantów Kyle’a Fransona z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin (UTA) i Williama Balmera z Johns Hopkins University – musiał ścigać się z czasem, aby ją uchwycić, gdyż na swojej orbicie zbliża się ona do gwiazdy macierzystej. Im bliżej, tym trudniej będzie ją zaobserwować.
AF Lep b znajduje się na granicy wykrywalności. Webb jest niezwykle czuły, ale mniejszy niż największe teleskopy na Ziemi – wyjaśnił Franson. A my obserwujemy na dłuższych falach, co sprawia, że obiekty wyglądają na bardziej rozmyte. Trudno jest oddzielić jedno źródło od drugiego, gdy znajdują się one tak blisko siebie.
Co więcej, JWST do obserwacji planet w pobliżu ich gwiazd wykorzystuje koronograf – narzędzie, które blokuje światło gwiazdy, dzięki czemu można zobaczyć pobliskie obiekty. Przy odległości kątowej AF Lep b od jej gwiazdy koronograf blokuje ponad 90% światła planety. W miarę zbliżania się do gwiazdy coraz większa część jej światła będzie blokowana.
Konwencjonalna mądrość głosiła, że JWST jest bardziej czuły na planety o niższej masie na szerokich orbitach niż obiekty naziemne, ale przed jego uruchomieniem nie było jasne, czy będzie konkurencyjny przy małych odległościach – powiedział Brendan Bowler, astronom z UTA i współautor artykułu. Wykorzystujemy tutaj instrumenty do granic możliwości.
Planeta AF Lep potrzebuje około 25 lat, aby okrążyć swoją gwiazdę. Chociaż teoretycznie astronomowie mogliby uchwycić jej obraz po drugiej stronie gwiazdy, gdy będzie ponownie widoczna, może minąć ponad dekada, zanim będzie to możliwe.
Aby upewnić się, że nie przegapią okazji, zespół złożył wniosek o Director’s Discretionary Time i otrzymał go. To czas na teleskopie zarezerwowany na bardzo istotne obserwacje, które można przeprowadzić jedynie w konkretnym czasie. To pierwszy program Director’s Discretionary Time prowadzony przez doktorantów, i jeden z niewielu w dziedzinie egzoplanet – powiedział Bowler.
To coś niezwykłego, że dwóch doktorantów jest w stanie wykorzystać wszystkie te niesamowite innowacje technologiczne – dodał Laurent Pueyo, astronom ze Space Telescope Science Institute i współautor artykułu.
Zespół chciał dowiedzieć się więcej o atmosferze AF Lep b, ponieważ bezpośrednie obserwacje planet o masie podobnej do gazowych olbrzymów w naszym Układzie Słonecznym są rzadkością. Ze spostrzeżeń młodych badaczy wynika, że ma ona bardzo aktywną atmosferę, z prądami konwekcyjnymi mieszającymi pierwiastki między jej dolnymi i górnymi poziomami. Zaobserwowaliśmy znacznie więcej tlenku węgla niż początkowo oczekiwaliśmy – wyjaśnił Balmer. Jedynym sposobem na przedostanie się tego typu gazu do górnej atmosfery planety są silne prądy wznoszące.
Choć sama możliwość dowiedzenia się więcej o AF Lep b jest ekscytująca, szczególnie godny uwagi jest fakt, że obserwacje te są przeprowadzane za pomocą JWST – i że ta przygoda dopiero się zaczyna. Ogólnie rzecz biorąc, dane te zostały zebrane w drugim roku działania JWST. Jeszcze wiele przed nami – powiedział Bowler. Nie chodzi tylko o planety, o których wiemy teraz. Chodzi również o planety, które wkrótce odkryjemy. Jest to również zapowiedź niektórych ekscytujących wyników, które otrzymamy w nadchodzących latach.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- UT Astronomers Race To Capture Image of Exoplanet Near Star
- JWST/NIRCam 4–5 μm Imaging of the Giant Planet AF Lep b
Źródło: University of Texas
Na ilustracji: Po lewej: Obraz gwiazdy macierzystej AF Lep b. Po prawej: Obraz JWST AF Lep b. Źródło: JWST
