Η αστρονομία έχει κάνει ένα περαιτέρω βήμα στη μελέτη των μακρινών κόσμων χάρη σε μια άνευ προηγουμένου σύλληψη: διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb κατάφερε να φωτογραφίσει απευθείας έναν ψυχρό εξωπλανήτη που βρίσκεται μόλις 12 έτη φωτός της Γης. Πρόκειται Epsilon Indi Ab, ένας γίγαντας πλανήτης αερίου που, λόγω των χαρακτηριστικών του, μας επιτρέπει να εξετάσουμε την εξελικτική ιστορία του ηλιακού μας συστήματος με μια ακρίβεια που δεν έχει επιτευχθεί ποτέ πριν.
Σε αυτήν την περίπτωση, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τον προηγμένο στεφανογράφο του οργάνου ΜΙΡΙ (Μεσαίο Υπέρυθρο) για να διαχωρίσει το φως του πλανήτη από την εκτυφλωτική φωτεινότητα του αστέρα-ξενιστή του, Epsilon Indi A. Το αποτέλεσμα είναι η πιο ευκρινής και λεπτομερής εικόνα ενός τόσο δροσερού εξωπλανήτη που έχει ληφθεί ποτέ, ένα ορόσημο μόνο με την πρωτοποριακή τεχνολογία του Webb.
Η ανακάλυψη του Epsilon Indi Ab Δεν είναι μόνο σχετικό λόγω της γειτνίασής του με τη Γη, αλλά και λόγω της σπανιότητάς του: πλανήτες αυτού του τύπου, με τόσο χαμηλές θερμοκρασίες και που μπορούν να παρατηρηθούν άμεσα, είναι μόλις μερικές δεκάδες στο τρέχον ρεκόρ.
Ένα ασυνήθιστο πορτρέτο: Epsilon Indi Ab, ο πιο μελετημένος ψυχρός εξωπλανήτης
Ο πλανήτης Epsilon Indi Ab έχει ιντριγκάρει την επιστημονική κοινότητα εδώ και χρόνια. Η ύπαρξή του ήταν γνωστή μέσω έμμεσων μετρήσεων, ειδικά μέσω της τεχνικής της ακτινικής ταχύτητας, η οποία ανιχνεύει τις μικροσκοπικές ταλαντεύσεις ενός αστεριού που προκαλούνται από τη βαρύτητα ενός τεράστιου πλανήτη. Ωστόσο, μέχρι τώρα κανείς δεν είχε μπορέσει να το παρατηρήσει άμεσα.
Χρησιμοποιώντας την ευαισθησία του ΜΙΡΙ, το James Webb κατέλαβε το υπέρυθρο φως που εκπέμπεται από το ίδιο το Epsilon Indi Ab. Αυτή η στρατηγική είναι ζωτικής σημασίας για την ανίχνευση ψυχρών πλανητών, των οποίων η υπολειπόμενη θερμότητα δεν είναι πλέον αρκετή για να εκπέμπει στο ορατό, αλλά μπορεί να αποκαλυφθεί στο μέσο υπέρυθρο. Η εικόνα δείχνει ένα σώμα που μοιάζει με σημείο, που δεν έχει αναλυθεί σε δίσκο, όπου το φως των 10,6 μικρών εμφανίζεται σε μπλε τόνους και το φως των 15,5 μικρών εμφανίζεται σε πορτοκαλί τόνους. Η θέση του πρωτεύοντος αστέρα είναι σημειωμένη, αν και το φως του έχει εξαλειφθεί από τον στεφανογράφο.
Το αποτέλεσμα είναι διπλά πολύτιμο: όχι μόνο επιβεβαιώνει την ύπαρξη του πλανήτη και τις θεμελιώδεις ιδιότητές του, αλλά επιτρέπει επίσης τη σύγκριση των ατμοσφαιρικών χαρακτηριστικών του με εκείνα των γιγάντων αερίων στο ηλιακό μας σύστημα.
Με εκτιμώμενη θερμοκρασία μόλις 2 βαθμούς Κελσίου –πρακτικά ισοδύναμο με το υγρό νερό στη Γη–, ο Epsilon Indi Ab είναι ένας από τους ψυχρούς εξωπλανήτες με τις πιο άμεσες και λεπτομερείς παρατηρήσεις. Αυτό το καθιστά μια ουσιαστική αναφορά για τη μελέτη ατμοσφαιρών πλούσιων σε ενώσεις όπως το μεθάνιο, το μονοξείδιο του άνθρακα και το διοξείδιο του άνθρακα, που θα μπορούσαν να υπάρχουν σε μεγάλες ποσότητες και να τροποποιήσουν ουσιαστικά το προφίλ απορρόφησης του φωτός που φτάνει σε εμάς.
Ένα φυσικό εργαστήριο για την κατανόηση της εξέλιξης των πλανητικών συστημάτων
Το αστέρι Έψιλον Ίντι Α, ξενιστής αυτού του εξωπλανήτη, είναι ένας πορτοκαλί νάνος κάπως πιο ψυχρός και παρόμοιας ηλικίας με τον Ήλιο μας. Το ότι ένας τόσο τεράστιος και ψυχρός πλανήτης περιφέρεται γύρω από ένα αστέρι αυτού του τύπου προσφέρει στους αστρονόμους τη δυνατότητα Διερευνήστε διαδικασίες σχηματισμού πλανητών και ατμοσφαιρικής εξέλιξης σε περιβάλλοντα πολύ παρόμοια και όμως μακριά από τα δικά μας..
Σύμφωνα με τον ερευνητή Caroline Morley (Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν), μέχρι τώρα η παρουσία του Epsilon Indi Ab είχε συναχθεί μόνο μέσω έμμεση ανάλυση. Η επιλογή του ως στόχου προτεραιότητας για το τηλεσκόπιο James Webb ήταν ως απάντηση στην προσδοκία να βρεθεί ένας πλανήτης «πιο παρόμοιος με τον Δία από οποιονδήποτε άλλο φωτογραφημένο μέχρι στιγμής».
Ο κύριος συγγραφέας, Ελίζαμπεθ Μάθιους (Ινστιτούτο Αστρονομίας Max Planck, Γερμανία), επισημαίνει ότι οι περισσότεροι από τους εξωπλανήτες που παρατηρήθηκαν άμεσα μέχρι σήμερα ήταν νεαρά, καυτά σώματα. «Καθώς οι πλανήτες ψύχονται και συστέλλονται κατά τη διάρκεια της ζωής τους, γίνονται πολύ λιγότερο φωτεινοί και πιο δύσκολο να μελετηθούν», εξηγεί ο Matthews. Αυτή είναι μια από τις κύριες προκλήσεις για την ώριμη αστροφυσική εξωπλανήτη.
Το Epsilon Indi Ab είναι επομένως μια σπάνια ευκαιρία να εξετάσουμε έναν γίγαντα αερίου σε προχωρημένο εξελικτικό στάδιο, παρόμοιο με αυτό των μεγαλύτερων σωμάτων στο δικό μας ηλιακό σύστημα.
Το πιο ενδιαφέρον πράγμα για τους ειδικούς είναι η δυνατότητα αναλύουν την ατμοσφαιρική σύνθεση ακριβώς. Το Epsilon Indi Ab είναι μόνο περίπου 100 βαθμούς θερμότερο από τον Δία και τον Κρόνο, επιτρέποντας συγκρίσεις μεγάλης κλίμακας διαδικασιών ψύξης, συστολής και ατμοσφαιρικού καθαρισμού. Επιπλέον, σε σύγκριση με τους καφέ νάνους που επιπλέουν ελεύθερα, το Epsilon Indi Ab είναι ακόμα πιο δροσερό, επιτρέποντάς μας να μελετήσουμε πόσο στενά τα τρέχοντα μοντέλα αντικατοπτρίζουν την παρατηρούμενη πραγματικότητα.
Εκπλήσσει ακόμη και τους ίδιους τους επιστήμονες
Αν και η παρουσία του Epsilon Indi Ab είχε προβλεφθεί από τα μοτίβα ακτινικής ταχύτητας του αστέρα του, οι πραγματικές του παράμετροι μπέρδεψαν την ομάδα. Ο πλανήτης αποδείχθηκε ότι είχε –σύμφωνα με τις παρατηρήσεις του Webb– σχεδόν διπλάσια από την αναμενόμενη μάζα, σε τροχιά κάπως πιο μακριά από το άστρο του και περιγράφει μια διαφορετική τροχιά από αυτή που είχε αρχικά προβλεφθεί. Αυτή η ασυμφωνία μεταξύ θεωρητικών προβλέψεων και άμεσων μετρήσεων υπογραμμίζει την πολυπλοκότητα των πλανητικών συστημάτων και την ανάγκη μελέτης περισσότερων περιπτώσεων πεδίου με πραγματικά δεδομένα.
Η ομάδα επισημαίνει επίσης κάποια ατμοσφαιρική ιδιαιτερότητα που δυσκολεύει την ερμηνεία των δεδομένων. Σύμφωνα με αρχικές αναλύσεις, το Epsilon Indi Ab είναι λιγότερο φωτεινό από το αναμενόμενο σε μικρότερα μήκη κύματος, κάτι που θα μπορούσε να οφείλεται σε ατμόσφαιρα βαριά φορτωμένη με μεθάνιο και άλλα απορροφητικά αέρια ή πυκνή νεφοκάλυψη. Αυτή η συμπεριφορά, ασυνήθιστη για πλανήτες με παρόμοια χαρακτηριστικά, ανοίγει νέες γραμμές έρευνας για τις χημικές και φυσικές διεργασίες που ελέγχουν τις πλανητικές ατμόσφαιρες κάτω από ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας.
Προς το παρόν, η ομάδα έχει περιορισμένες φωτομετρικές μετρήσεις και θα χρειαστούν περαιτέρω φασματοσκοπικές παρατηρήσεις για να προσδιοριστεί ακριβώς ποια συστατικά κυριαρχούν στην ατμόσφαιρα και πώς επηρεάζουν τη ροή ακτινοβολίας.
