Ovo je jedan stariji, zabunom preskočeni članak s NASA-inog sajta Svemirskog teleskopa James Webb.
Kao i obično, graf (spektar) nekako nije uvjerljiv.
Naslov usto nije baš korektan: Webb nije skinuo veo (osim u vrlo prenesnom smislu), samo je ustanovio da vela nema!

Webb skida veo s česte, ali tajnovite vrste egzoplaneta

Premda takva tijela ne orbitiraju oko Sunca, podneptuni (engl. sub-Neptunes) su najčešća (poznata) vrsta egzoplaneta - planeta koji se nalaze izvan Sunčevog sustava - viđenih u našoj galaktici. Ti mali plinoviti planeti su zaogrnuti velom tajne... a često i obiljem magle! Promotrivši egzoplanet TOI-421 b, NASA-in Svemirski teleskop James Webb je sada pomogao znanstvenicima da bolje shvate podneptune, na način koji nije bio moguć prije lansiranja toga instrumenta.

"Cijeli svoj radni vijek sam čekala Webba, samo da bismo njime mogli odrediti svojstva atmosfera tih malih planet", kaže Eliza Kempton, voditeljica ovog istraživanja, iz Sveučilišta Marylanda, u College Parku. "Proučavajući njihove atmosfere, mi dolazimo do boljeg razumijevanja načina na koji su oni nastali i razvijali se, a dio toga razumijevanja je i odgovor na pitanje zašto ih nema u Sunčevom sustavu."

Mali, hladni i okruženi maglom

Postojanje podneputnâ nije bilo očekivano prije no što su oni u prethodnom desetljeću bili otkriveni NASA-inim svemirskim teleskopom Kepler. Astronomi sada nastoje dokučiti odakle ti planeti i zašto ih ima tako puno.

Prije Webba, znanstvenici su imali vrlo malo podataka od tim tijelima. I dok su podneptuni nekoliko puta veći (tj. masivniji) od Zemlje, oni su još uvijek puno manji od plinovitih divova, a obično su i hladniji od vrućih Jupitera. Zbog toga ih je puno teže opservirati negoli njihove divovske rođake.

Najvažnije otkriće do kojega se došlo prije Webba, bilo je to da atmosfere većine podneptuna pokazuju ravne transmisijske spektre, bez upadljivih šiljaka. To znači da su znanstvenici, kada bi načinili spektar planeta dok bi on prolazio ispred svoje matične zvijezde, umjesto da u njemu vide šiljke - kemijske potpise koji bi im otkrili sastav atmosfere - u tome spektru dobivali samo ravnu crtu! Astronomi su zaključili da ravni spektri ukazuju na to da je barem jedan dio podneptuna vjerojatno zastrt gustim oblacima ili maglom.

Drukčija vrsta podneptuna?

"Zašto smo uzeli promatrati ovaj planet, TOI-421 b? Stoga što smo mislili da on možda nema na sebi tu maglu", kaže Kempton. "Razlog su bili neki raniji podaci koji su ukazivali na to da bi planeti s temperaturama višim od neke određene razine možda mogli biti manje zaogrnuti maglom ili oblacima od onih hladnijih."

Taj temperaturni prag je oko 580°C. Znanstvenici pretpostavljaju da bi se na temperaturama nižima od te događale složene fotokemijske reakcije, u međudjelovanju sunčevog svjetla i metana. Te bi reakcije proizvele maglu. Ali topliji planeti ne bi trebali posjedovati metan, pa stoga ne bi trebali ni imati maglu u atmosferi!

Temperatura TOI-421 b iznosi oko 730°C, što je prilično iznad spomenutog praga. Bez magle ili oblaka, istraživači su očekivali vidjeti prozirnu atmosferu - a tako je i bilo!

Iznenađujuće otkriće

"Vidjeli smo spektralne potpise različitih plinova, a to nam je omogućilo da odredimo sastav atmosfere", kaže Brian Davenport, doktorand iz Sveučilišta Marylanda, koji je proveo početnu analizu prikupljenih podataka. "I dok su ranije već bili viđeni brojni podneptuni, znali smo da su im atmosfere načinjene od nečega, ali (nismo znali od čega jer) su one bile skrivene maglom."

Istraživački tim je u atmosferi planeta pronašao vodenu paru, kao i naznake ugljičnog monoksida i sumpornog dioksida. Isto tako, neke molekule nisu uočene, poput onih metana i ugljičnog dioksida. Iz istih podataka, astronomi su na posredan način zaključili da u atmosferi TOI-421 b postoji velika količina vodika.

Ta lagana vodična atmosfera predstavlja veliko iznenađenje za istraživače. "U zadnje vrijeme smo zaokupljeni predodžbom prema kojoj tih nekoliko podneptuna koji su prvi promotreni Webbom imaju atmosfere od teških molekula. Stoga je to bilo ono što smo očekivali da ćemo pronaći. Kad tamo, pronašli smo nešto posve suprotno od toga!" kaže Kempton. To sugerira da je TOI-421 b možda nastao i razvijao se na drukčiji način od hladnijih podneptuna koji su bili opservirani ranije.

Je li TOI-421 b jedinstven?

Atmosfera kojom dominira vodik je zanimljiva i stoga što ona svojim sastavom nalikuje sadržaju matične zvijezde TOI-421 b. "Ako biste jednostavno uzeli isti taj plin od kojega je sazdana matična zvijezda i istovarili ga na vrh atmosfere planeta, te ako biste sve to ohladili do puno nižih temperatura koje postoje na planetu, dobili biste istu ovu kombinaciju plinova. Taj je proces puno sličniji onome što vidimo u divovskih planeta u Sunčevom sustavu, a razlikuje se od onoga što smo zatekli na drugim podneptunima koje smo dosad proučili Webbom", primijećuje Kempton.

Osim što je topliji od drugih podneptuna ranije promatranih Webbom, TOI-421 b usto i orbitira oko jedne Suncu slične zvijezde. Većina drugih podneptuna koji su dosad proučeni, obilaze oko manjih i hladnijih zvijezda zvanih crveni patuljci. (Zvijezda o kojoj je ovdje riječ se nalazi u zviježđu Zeca, na udaljenosti od 245 svjetlosnih godina od nas. Ima prividni sjaj od oko m = 9,9, masu od oko 0,833 masa Sunca, promjer od oko 0,866 promjera Sunca i temperaturu od oko 5300 K. Planet TOI-421 b, pak, ima masu od oko 6,7 Zemljinih masa i promjer od oko 2,64 Zemljina promjera. Od svoje zvijezde je prosječno udaljen samo oko 0,0544 astronomske jedinice, što je tek malo više od 8 milijuna kilometara. Oko zvijezde obiđe jednom za približno svakih 125 sati. Prim. prev.)

Je li TOI-421 b tipična za vruće podneptune koji orbitiraju oko Suncu sličnih zvijezda ili se samo radi o tome da egzoplaneta ima svakojakih vrsta? Kako bi našli odgovor na to pitanje, istraživači bi voljeli proučiti još vrućih podneptuna i tako doznati je li ovo jedinstven slučaj ili se radi o češćoj pojavi. Oni se nadaju steći uvid u nastanak i razvoj tih čestih egzoplaneta.

"Začeli smo novi pristup u istraživanju podneptuna", kaže Davenport. "Ti vrući planeti su podložni karakterizaciji. Stoga bismo promatranjem podneptuna sličnih temperatura možda mogli ubrzati našu sposobnost upoznavanja s tim planetima."

Znanstveni rad o ovom istraživanju je objavljen u broju Pisama Astrofizikalnog dnevnika od 5. svibnja 2025.

Ilustracija prikazuje možebitni izgled egzoplaneta TOI-421 b. Prikaz se temelji na spektroskopskim podacima koji su prikupljeni Webbom, kao i na ranijim promatranjima provedenima drugim teleskopima, na tlu i u svemiru. Webb nije fotografirao ovaj planet.

Graf

Spektar prikazan grafom je dobiven mjerenjem pada prividnog sjaja različitih valnih duljina (boja) svjetla matične zvijezde TOI-421 b. Do toga pada dolazi kada planet tranzitira - (iz naše perspektive) prelazi preko diska svoga sunca. Za trajanja tranzita, dio valnih duljina svjetla zvijezde nesmetano prolazi kroz atmosferu planeta, dok druge bivaju djelomično zaustavljene. Kako svaka molekula upija neku za nju svojstvenu kombinaciju valnih duljina, takav transmisijski spektar može poslužiti za identifikaciju plinova u atmosferi.

Ovaj je spektar dobiven udruživanjem podataka zabilježenih 2023. g. Webbovim NIRISS-om i NIRSpec-om.

NASA, ESA, CSA, Dani Player (STScI) / Joseph Olmsted (STScI)