JWST studoval „potulnou“ planetu se zajímavou atmosférou

Vesmírný teleskop Jamese Webba (JWST) spatřil „potulný“ vesmírný objekt, který prolétává naší Galaxií bez doprovodu hvězdy a je pokryt mračny minerálů železa a hořčíku. Pomocí vesmírného dalekohledu JWST vědci poprvé v historii vytvořili zprávu o počasí na objektu podobném exoplanetě – a ta ukazuje skvrny mraků a uhlíkových chemikálií spolu s polárními zářemi ve velkých výškách.

Zjištění publikovaná 3. března 2025 v časopise The Astrophysical Journal Letters rovněž odhalila, že nebeský objekt má složitou, vrstevnatou atmosféru.

Atmosféra Země je tvořena plyny, především dusíkem a kyslíkem. Ostatní planety Sluneční soustavy však mají atmosféru velmi odlišnou. Například ovzduší na Venuši je mnohem hustší než na Zemi a obsahuje oblaka kyseliny sírové. Tato rozmanitost atmosfér byla pozorována i na planetách mimo naše kosmické sousedství: Některé exoplanety mají atmosféru nasáklou vodní párou, zatímco jiné hostí přehřátá oblaka písku.

Vědci nyní zaměřili JWST na záhadný objekt SIMP 0136+0933, aby se dozvěděli více o jeho atmosféře. Podle hlavní autorky studie Allison McCarthyové, postgraduální studentky astronomického oddělení Bostonské univerzity, je totožnost tohoto objektu stále nejasná.

„Není to planeta v tradičním slova smyslu – protože neobíhá kolem hvězdy,“ uvedla v e-mailu pro Live Science. Nicméně „má také nižší hmotnost než typický hnědý trpaslík, takzvaná ‚neúspěšná hvězda‘,“ dodala McCarthyová.

SIMP 0136+0933 má den dlouhý 2,4 hodiny a nachází se v mlhovině Carina ve vzdálenosti 20 světelných let. Protože se jedná o nejjasnější volně putující objekt s planetární hmotností na severní polokouli a nachází se daleko od hvězd, které by mohl při pozorování zakrýt, byl přímo vyfotografován dalekohledy, jako je Spitzerův vesmírný teleskop NASA. Tato pozorování odhalila, že SIMP 0136+0933 má neobvykle proměnnou atmosféru s výkyvy v infračervené oblasti elektromagnetického spektra (kterou by lidé vnímali jako teplo). Fyzikální jevy, které tuto proměnlivost způsobují, však dosud nebyly známy.

K odhalení těchto procesů použili McCarthyová a její kolegové spektrograf JWST pro blízkou infračervenou oblast k měření intenzity krátkovlnného záření, které SIMP 0136+0933 vyzařuje. Během téměř tří hodin dne 23. července 2023 shromáždili přibližně 6 000 takových datových souborů, přičemž vybrali vzorky dat z celého objektu. Poté během dalších tří hodin zopakovali tento proces pro delší vlnové délky pomocí přístroje pro střední infračervenou oblast vesmírného dalekohledu.

Vědci pak vytvořili světelné křivky, které ukazují, jak se „jas“ (neboli intenzita) infračerveného záření měnil v čase. Tyto křivky odhalily, že různé vlnové délky se chovají odlišně. V každém okamžiku se některé z nich zjasnily, jiné ztlumily a další se nezměnily. Přesto vědci zjistili, že světelné křivky tvoří tři svazky, z nichž každý má specifický – i když poněkud proměnlivý – tvar.

Podobné tvary světelných křivek naznačovaly, že je způsobují podobné atmosférické mechanismy. Aby je vědci určili, sestavili modely atmosféry SIMP 0136+0933. To jim umožnilo odvodit, že první svazek vlnových délek pochází z nízko položené vrstvy oblaků železa, zatímco druhý svazek pochází z výše položených oblaků forsteritu, minerálu hořčíku. Vrstvy mraků byly pravděpodobně také nesouvislé, což mohlo způsobit určitou proměnlivost křivek vlnových délek.

Mraky však nedokázaly vysvětlit třetí svazek vln, který jako by vycházel vysoko nad nimi. Vědci se domnívají, že toto záření pochází z horkých kapes v atmosféře, které mohou pocházet z rádiových polárních září. Tyto rádiové polární záře se podobají pozemské polární záři, ale jsou v oblasti rádiových vlnových délek.

Ani tyto modely však nedokázaly vysvětlit všechna pozorování, například proč měly křivky prvního svazku tak rozmanité tvary. Vědci navrhli, že za to mohly být zodpovědné shluky chemických látek v atmosféře na bázi uhlíku, jako je oxid uhelnatý, které v určitém čase pohlcují záření některých vlnových délek.

„Ačkoliv jsme tyto mechanismy proměnlivosti předpokládali, poprvé jsme je pozorovali přímo v atmosféře SIMP 0136,“ řekla McCarthyová. Několik hodin pozorování však nestačí k pochopení atmosféry SIMP 0136+0933 z dlouhodobého hlediska. K tomu budou vědci potřebovat studovat objekt po dobu několika dní, případně pomocí kosmického dalekohledu NASA Nancy Grace Roman, jehož start se očekává v roce 2027.

Zdroj: https://www.livescience.com/space/exoplanets/james-webb-telescope-spots-a-strange-rogue-world-with-a-cake-like-atmosphere

autor: František Martinek