JWST uchwycił superlekką planetę WASP-107b, która dosłownie paruje. Helowy ogon wyprzedza ją na orbicie i zdradza jej przeszłość.
WASP-107b to jedna z najbardziej puchatych planet znanych astronomom – jest wielka jak Jowisz, ale lekka jak nadmuchany balon. Teraz Teleskop Jamesa Webba zobaczył, jak ta egzoplaneta dosłownie paruje. Z jej atmosfery unosi się gigantyczna chmura helu, która wyprzedza planetę na orbicie i przygasa światło gwiazdy, zanim sama planeta w ogóle zacznie tranzyt. To jedno z najdokładniejszych dotąd ujęć planety złapanej na gorącym uczynku utraty atmosfery.
Puchata planeta, która nie powinna przetrwać
WASP-107b należy do osobliwej kategorii tzw. super-puffów – egzoplanet o promieniu zbliżonym do Jowisza, ale masie stanowiącej tylko jego ułamek. Gęstość takiego świata jest mniejsza niż gęstość styropianu: ogromny, napęczniały gazowy balon z bardzo cienkim szkieletem w środku. Ta konkretna planeta krąży około 7 razy bliżej swojej gwiazdy niż Merkury względem Słońca. W praktyce oznacza to nieustanny, bezlitosny ostrzał promieniowaniem gwiezdnym. W połączeniu z ekstremalnie niską gęstością sprawia to, iż atmosfera WASP-107b jest bardzo słabo związana grawitacyjnie – dużo łatwiej ją zdmuchnąć w kosmos, niż w przypadku masywnych gazowych olbrzymów.
Międzynarodowy zespół badaczy skierował na WASP-107b Teleskop Jamesa Webba, korzystając z instrumentu NIRISS . To spektrograf działający w podczerwieni – zamiast robić zwykłe zdjęcia, rozkłada światło gwiazdy na widmo i pozwala wyłapać subtelne ślady konkretnych pierwiastków i cząsteczek. Podczas obserwacji okazało się, iż wokół planety dzieje się coś wyjątkowego. Z zewnętrznych warstw atmosfery unosi się ogromny obłok helu, tworzący tzw. egzosferę, czyli najbardziej rozrzedzoną, skrajną część atmosfery, gdzie pojedyncze atomy mogą już swobodnie uciekać w przestrzeń kosmiczną.
Ta chmura nie tylko otacza planetę – ona wręcz ją wyprzedza. Strumień helu ciągnie się na odległość blisko 10 promieni planety i przemieszcza się przed WASP-107b na jej orbicie. Dla obserwatora z Ziemi wygląda to tak, jakby na długo przed tranzytem planety przez tarczę gwiazdy pojawiał się mini-tranzyt, a konkretniej delikatne przygaszenie światła, wywołane samą chmurą helu.
Woda jest, metanu nie ma. Chemia zdradza przeszłość planety
Webb nie ograniczył się do obserwacji helu. W widmie transmisyjnym, czyli w tym, jak atmosfera planety odciska się na świetle gwiazdy podczas przejścia WASP-107b, naukowcy znaleźli także wyraźny sygnał pary wodnej wysoko w atmosferze.
Zabrakło za to jednego ze spodziewanych składników: metanu. Przy takiej temperaturze i dla tak lekkiej, napompowanej planety metan powinien być widoczny, jeżeli gazy w atmosferze ułożone są spokojnie, warstwa po warstwie. Tymczasem jego brak sugeruje, iż atmosfera jest silnie wymieszana – gorące, ubogie w metan warstwy z głębi są wynoszone w górę.
Ta kombinacja, czyli intensywna ucieczka atmosfery, woda wysoko w górze i brak metanu, podpowiada, iż WASP-107b nie zawsze krążyła tak blisko swojej gwiazdy. Bardziej pasuje do scenariusza, w którym planeta uformowała się dalej, w chłodniejszej części układu, a dopiero później została ściągnięta do wewnątrz. Dodatkowym tropem jest obecność drugiej planety w tym układzie, WASP-107c, krążącej dużo dalej od gwiazdy. To właśnie taki towarzysz mógł – poprzez grawitacyjne szarpanie orbit – zepchnąć lżejszą, wewnętrzną planetę na obecną, duszną i niszczącą trajektorię
Webb dopiero się rozgrzewa
Odkrycie opisane w Nature Astronomy to jedno z pierwszych tak szczegółowych studiów uciekającej atmosfery egzoplanety przy użyciu Teleskopu Jamesa Webba, ale prawdopodobnie nie ostatnie. Każdy nowy przypadek pozwoli lepiej zrozumieć, jak promieniowanie gwiazd kształtuje losy planet, jak często dochodzi do migracji z zewnętrznych partii układu do wnętrza oraz ile światów, które dziś wpisujemy do katalogów jako zwykłe planety skaliste, to tak naprawdę starzy, ogołoceni giganci.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
