News - Телескопу Джеймса Вебба вдалося виміряти температуру екзопланети

Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) вже був визнаний за надання інформації, яку раніше було неможливо отримати. А тепер йому вдалося визначити температуру екзопланети, пише Science News. Астрономи вважають JWST вершиною космічних телескопів. Це найбільший і найпотужніший телескоп, який коли-небудь запускався в космос, і є наступником космічного телескопа Хаббла. Багато хто вважає, що за допомогою JWST ми зможемо спостерігати за більш віддаленими регіонами Всесвіту. Він складається з кількох камер і спектрометрів, здатних реєструвати інфрачервоне випромінювання. До них належать спектрограф ближнього інфрачервоного діапазону (NIRSpec), прилад середнього інфрачервоного діапазону (MIRI) і камера ближнього інфрачервоного діапазону (NIRCam). Вчені сподіваються отримати інформацію, яка допоможе їм дізнатися, як виглядав ранній Всесвіт, як утворювалися та еволюціонували галактики та як зірки народжувалися всередині газопилових туманностей. У той же час, ще одна важлива місія JWST полягає в дослідженні атмосфери екзопланет і з’ясуванні того, чи містять спостережувані планети інгредієнти, необхідні для виникнення життя. 27 березня JWST зміг виміряти денну температуру скелястої екзопланети TRAPPIST-1 b. Теоретично ми можемо виміряти температуру небесних тіл за допомогою закону Стефана-Больцмана, який пов’язує температуру тіла з його потоком — мірою кількості світла, яке воно випромінює. Таким чином, щоб теоретично обчислити температуру планети, необхідно визначити потік її головної зірки — який можна виміряти, відстань між планетою та зіркою та «альбедо» планети. Альбедо — це величина, яка враховує частку зоряного світла, яке відбивається від планети. Планета з альбедо 1 — одиниця — ідеально відбиває все падаюче на неї світло, а планета з альбедо 0 поглинає все випромінювання, що падає на неї. Потім астрономи визначають температуру планети, використовуючи величину альбедо планети та загальний потік від головної зірки. Цей метод розрахунку температури планети простий і досить грубий. JWST містить кілька камер і спектрометрів. За допомогою приладу MIRI, який складається з камери та спектрографа, була виміряна температура денної сторони планети TRAPPIST-1 b. Фотометричні спостереження TRAPPIST-1 b були зроблені MIRI саме тоді, коли почалося його вторинне затемнення. Вторинне затемнення – це коли екзопланета починає відставати від своєї головної зірки, як це бачить «спостерігач», як-от JWST. Спостереження останнього проводилися за допомогою фільтра F1500W телескопа MIRI. Цей фільтр дозволяє виявляти інфрачервоне випромінювання певної довжини хвилі, схоже на те, що вчені очікують побачити від екзопланет, оскільки TRAPPIST-1 b є планетою, і тому вона не випромінює власного світла. Однак при спостереженні в інфрачервоному діапазоні він випромінює світло. Тому MIRI є ідеальним інструментом для спостереження за екзопланетами. Виявивши його в інфрачервоному діапазоні, ми можемо визначити його потік або яскравість. MIRI, використовуючи фільтр F1500W, спостерігав TRAPPIST-1 b протягом п’яти різних вторинних періодів спостереження. Дані спостережень складаються з вимірювання яскравості планети під інфрачервоним випромінюванням. Потім вчені зменшують та оптимізують їх за допомогою комп’ютерного програмного забезпечення та отримують «криву блиску» екзопланети. Комп’ютерні моделі показують, що якби TRAPPIST-1 b не мав правильно розподіленого тепла в атмосфері, його температура була б трохи вище 500 К. Але якби TRAPPIST-1 b мав атмосферу з рівномірним розподілом тепла, його денна температура була б близькою до 400 К. Порівняння цих моделей показує, що TRAPPIST-1 b, швидше за все, є кам’янистою планетою без атмосфери. Якби він мав атмосферу, тепло розподілялося б по ньому рівномірно, знижуючи денну температуру. Це досягнення JWST – лише початок. Його здатність виявляти вторинне затемнення сама по собі є величезним досягненням. Вимірюючи температуру планети, ми можемо визначити, чи є на ній атмосфера, що є важливим кроком у визначенні того, чи існує життя на планеті. У міру збільшення кількості подібних спостережень за іншими планетами ми дізнаємося більше про можливості існування життя на інших планетах. Розуміння походження життя також є одним із завдань JWST. Вчені сподіваються, що ці спостереження наступного покоління можуть дати більше інформації про властивості атмосфер інших екзопланет у Всесвіті.