Układ HR 8799 to jeden z najbardziej intrygujących układów planetarnych, który liczy zaledwie 30 milionów lat – w porównaniu do naszego 4,6-miliardowego Układu Słonecznego jest to prawdziwy młodzik. Otaczają go cztery gigantyczne planety, które wciąż oddają ciepło wynikające z ich gwałtownego powstania.

Te planety emitują intensywne światło podczerwone, które zostało dokładnie zbadane dzięki zaawansowanym instrumentom kosmicznego teleskopu Jamesa Webba (JWST).

HR 8799 jest znany naukowcom od lat, ale najnowsze badania przynoszą przełomowe informacje na temat ich formowania. Wcześniejsze obserwacje nie dostarczyły jednoznacznych dowodów, jednak nowe dane wyraźnie pokazują, że proces tworzenia tych planet przypomina sposób, w jaki powstały Jowisz i Saturn.

Planety gazowe mogą powstawać na dwa sposoby: poprzez powolne akumulowanie materii w stałych rdzeniach, co nazywany akrecją rdzenia, lub poprzez szybkie zapadanie się gazu i pyłu w dysku protoplanetarnym wokół gwiazdy. Obserwacje z teleskopu Webba sugerują, że w przypadku HR 8799 dominowała metoda akrecji rdzenia, co można zauważyć z wysokich stężeń cięższych pierwiastków, takich jak węgiel, tlen i żelazo, w ich atmosferach.

To odkrycie może zmienić nasze pojęcie o procesie formowania się gazowych olbrzymów w innych układach planetarnych, stanowiąc jednocześnie dowód na uniwersalność tego procesu w całym wszechświecie.

Badania opublikowane w The Astrophysical Journal pokazują, że teleskop Webba nie tylko analizuje skład atmosfer egzoplanet na podstawie światła przechodzącego przez ich atmosfery, ale także potrafi bezpośrednio wykrywać i obrazować konkretne gazy.

Uzyskanie zdjęć dwutlenku węgla w atmosferze tych planet przy długościach fal między 3 a 5 mikrometrów stanowi znaczący postęp. Warto zaznaczyć, że wcześniej w 2022 roku JWST wykrył CO2 w atmosferze egzoplanety WASP-39 b, jednak było to oparte na pośrednich danych.

Teraz mamy do czynienia z pierwszym przypadkiem bezpośredniego uchwycenia CO2, co otwiera nowe możliwości dla naukowców badających atmosfery egzoplanet.

Większość egzoplanet nie jest dostępna dla bezpośrednich obserwacji ze względu na ich słabe światło, które jest tysiące razy słabsze od blasku ich macierzystych gwiazd. Jednak teleskop Webba wykorzystuje koronografy, które tłumią światło gwiazdy, umożliwiając skoncentrowanie się na samych planetach.

Nowe techniki badawcze nie tylko pozwalają na analizowanie atmosfer, ale również pomagają rozróżnić, czy obserwowane obiekty to rzeczywiście planety, czy może brązowe karły, formujące się w podobny sposób do gwiazd, ale zbyt mało masywne, by zainicjować reakcję fuzji jądrowej.

Badania obejmowały także analizę planety 51 Eridani b, która znajduje się 96 lat świetlnych od Ziemi. JWST zarejestrował jej obraz w podczerwieni, co potwierdza zdolność teleskopu do wykrywania słabo świecących obiektów w pobliżu jaśniejszych gwiazd.

Naukowcy planują kontynuować swoje badania, pragnąc porównywać różne układy planetarne z naszym własnym. Jak mówi William Balmer, astrofizyk z Johns Hopkins University, przewodzący badaniom: "Chcemy dowiedzieć się, czy nasz Układ Słoneczny jest rzadki czy typowy w skali kosmicznej."

Kolejne obserwacje teleskopu Webba skoncentrują się na weryfikacji, jak często planety o długich okresach orbitalnych powstają w wyniku akrecji rdzenia.

Teleskop Jamesa Webba ujawnia swoje rewolucyjne możliwości badawcze. Wkraczamy w nową erę odkryć dotyczących egzoplanet i jesteśmy coraz bliżej odpowiedzi na pytanie, czy jesteśmy unikalni w kosmosie, czy też może istnieje wiele innych światów podobnych do naszego!