Bild https://www.mpia.de Illustration av planeten Epsilon Indi Ab, med moln av vatten likt på jorden ovan dess ammoniakdominerade atmosfär. © E. C. Matthews, MPIA / T. Müller, HdA.
Stjärnan Epsilon Indi A, finns cirka 11,9 ljusår bort i
stjärnbilden Indus synlig på södra stjärnhimlen. Här finns den stora
Jupiterliknande planeten Epsilon Indi Ab som illustrerats ovan.
Även med JAmes Webbteleskopet är det svårt att ta bilder av exoplaneters atmosfärer och studera jupiterstora planeter runt andra stjärnor. En urskiljning är att exoJupiters stora planeter ofta finns närmare sin sol och därmed är hetare än vår Jupiter. (Obs inte att förväxla med exoNeptunusplaneter som alltid ligger närma sin sol dock ej Jordens Neptunus). Den vanligaste metoden att studera exoplaneters atmosfärer är då planeten passerar framför sin värdstjärna (sol) ur en observatörs perspektiv på jorden och sannolikheten för den konfigurationen är mycket högre när planeten finns närma sin stjärna, vilket i sin tur gör planeten relativt varm.
Men den nya studien av Elisabeth Matthews och hennes kollegor vid Max Planck Institute for Astronomy Heidelberg, Tyskland använde en
annan teknik. Detta är det närmaste observatörer har kommit att studera en
Jupiterliknande exoplanet.
Matthews och hennes kollegor använde JWST:s
mellaninfraröda instrument MIRI för att ta direkta bilder av planeten Epsilon
Indi Ab. Namngivningskonventionerna för exoplaneter är sådana att denna
beteckning indikerar den första planet som upptäckts kretsa kring stjärnan
Epsilon Indi A i stjärnbilden Indus (bokstaven b). Bhavesh Rajpoot,
doktorand vid Max Planck-institutet för astronomi som bidrog till studien,
beskriver: "Denna planet har en avsevärt större massa än Jupiter dess massa (densitet) har fastställts till 7,6 större än Jupiters medan dess diameter är ungefär som Jupiters.
Epsilon Indi Ab är ungefär fyra gånger så långt bort
från sin sol som Jupiter är från solen. Stjärnan Epsilon Indi A är
i sig lite mindre massiv och lite mindre het än vår sol. Detta gör
yttemperaturen på Epsilon Indi Ab mycket låg, cirka mellan
–70 och +20 grader Celsius. Anledningen till att planeten är något varmare än
Jupiter -133C är att det fortfarande finns mycket värme kvar från
planetbildningsfasen. Under de kommande miljarderna år kommer Epsilon Indi Ab
stadigt att svalna och så småningom bli kallare än Jupiter.
Astronomerna använde koronagrafen på
MIRI-instrumentet för att blockera den centrala stjärnans ljus, som annars
skulle överglänsa planetens mycket svagare ljus. De tog sedan en bild genom ett
mycket specifikt filter: 11,3 μm, vilket ligger precis utanför våglängdsområdet
nära 10,6 μm som är karakteristiskt för ammoniakmolekyler NH3. Jämförelsen med
bilder på 10,6 μm som Matthews och hennes team redan tagit 2024 gjorde det
möjligt för astronomerna att uppskatta mängden ammoniak som fanns här.
För Jupiter dominerar både ammoniakgas och
ammoniakmoln i de övre lagren av atmosfären som är synliga vid observationer. Med
tanke på dess egenskaper trodde man att Epsilon Indi Ab också innehöll enorma
mängder ammoniakgas även om det inte var ammoniakmoln. Överraskande nog visade
fotometriska jämförelsen något mindre ammoniak än väntat. Den bästa
förklaringen Matthews och hennes kollegor fann till denna brist var förekomsten
av tjocka men fläckvisa vattenismoln, liknande de höghöjdscirrusmoln som finns
i jordens atmosfär vilket var oväntat.
Vid tolkning av observationer av detta slag jämför
astronomer sina data med simuleringar av planetatmosfärer. Men de flesta publicerade
modeller försummar att inkludera moln då närvaron av moln gör
beräkningen mycket mer komplicerad.
På plussidan finns det en kommande möjlighet att
observera vattenismoln, som är mycket reflekterande direkt: NASAs Nancy
Grace Roman Space Telescope, där MPIA är partner, är planerat att skjutas upp
2026–2027 bör vara lämpligt för just den typen av observationer. Under
tiden ansöker Matthews och hennes kollegor om mer JWST-observationstid för att
rikta in sig på ytterligare kalla exoJupiters.
Studien är publicerad i Astrophysics > Earth and Planetary Astrophysics under titeln A second visit to Eps Ind Ab with JWST: new photometry confirms ammonia and suggests thick clouds in the exoplanet atmosphere of the closest super-Jupiter.
