Ötegezegen araştırmacıları da James Webb Uzay Teleskopunu heyecanla bekleyen grup arasındaydı ve Webb onları kırmadı. 1000 ışık yılı uzaktaki bir gezegenin atmosferini analiz etmek için eşsiz yeteneğini gösterdi. Webb, 25 metrekarelik aynası, hassas tayfölçerleri ve hassas dedektörlerini birleştirerek, tek bir gözlemle gezegendeki suyun açık imzasını, pusu ve var olmadığı düşünülen bulutlarını ortaya çıkardı. Sıcak gaz devi WASP-96b’nin Webb’in yakın kırmızı-öte görüntüleyicisi ve yarıksız tayfölçeri ötegezegen araştırmalarına yeni bir bakış sağlayacak.
NASA’nın James Webb Uzay Teleskopu, Güneş benzeri uzak bir yıldızın yörüngesinde dolanan sıcak bir gaz devini çevreleyen atmosferinde, bulutlar, pus ve suyun olduğunu gösterdi.
Işık renklerindeki parlaklığın küçük değişimlerine dayanan gözlem, gaz moleküllerinin varlığını ortaya çıkaran en ayrıntılı çalışmadır. Böylece Webb, yüzlerce ışık yılı uzaktaki bir gezegen atmosferini analiz etme yeteneğine sahip olduğunu kanıtlamış oldu.
Hubble Uzay Teleskopu son yirmi yılda çok sayıda ötegezegen atmosferine baktı, ilk kez 2013’te bir gezegende suyun izine rastladı. Webb’in daha ayrıntılı gözlemi çok uzaklardaki gezegenleri analiz ederek önemli bir sıçrama yaşanacağını işaret ediyor.
WASP-96b, Samanyolu’nda 5000’den fazla onaylanmış ötegezegenden biridir. Güney gökyüzü takımyıldızı Anka’da (Phoenix) yer alan yıldız kabaca 1150 ışık yılı uzaklıktadır. Güneş sisteminde benzeri olmayan bir gaz devini barındırmaktadır. Jüpiter’in yarısından daha küçük kütleye ancak 1.2 kat daha büyük çapa sahip olan WASP-96b gezegeni, sistemimizdeki herhangi bir gezegenden daha ‘şişmandır’. 600 0C gibi bir sıcaklığa sahip olan gezegen, yıldızına oldukça yakın, Güneş Merkür arası uzaklığın dokuzda biri kadar mesafede dolanmaktadır. Gezegenin yörünge dönemi 3.5 gündür.
Büyük boyutu, kısa yörüngesi ve geniş atmosferi nedeniyle gökyüzünde yakın cisimlerden gelen başka ışığın olmaması WASP-96b’nin atmosferini incelemek için ideal bir hedef haline getirir.
21 Haziran’da Webb’in yakın kırmızı-öte görüntüleyicisi ve yarıksız tayfölçeri (NIRISS), gezegen yıldız çevresinde dolanırken gelen ışığını 6.4 saat boyunca ölçtü. Sonuçta geçiş sırasında yıldız ışığının genel olarak azalmasını gösteren ışık eğrisi ile kırmızı-öte ışığın bireysel dalga boylarındaki değişimin 0.6 ile 2.8 mikron arasında olduğunu belirledi.
Işık eğrisi, gezegenin diğer gözlemlerden elde edilen belirlenmiş özellikleri –gezegenin varlığı, boyutu ve yörüngesi- doğrulanırken, iletim tayfında atmosferinin önceden bilinmeyen özelliklerini ortaya çıkardı: suyun açık imzası, pus belirtileri ve önceki gözlemlere dayanılarak var olmadığı düşünülen bulutların kanıtı.
Bir iletim tayfı, yıldız boyunca hareket eden gezegenin atmosferinden filtrelenen yıldız ışığı ile gezegen yıldızın yanındayken tespit edilen filtrelenmemiş yıldız ışığının karşılaştırılmasıyla yapılır. Araştırmacılar, bir gezegenin atmosferindeki önemli gazların bolluğunu, soğurma modeline (grafikteki tepe noktalarının yerleri ve yükseklikleri) dayalı olarak saptayabilir ve ölçebilir. İnsanların kendine özgü parmak izlerine ve DNA dizilerine sahip olması gibi, atomlar ve moleküller de soğurmaya bağlı karakteristik dalga boylarına sahiptir.
NIRISS tarafından yakalanan WASP-96b’nin tayfı, bugüne kadar yakalanan bir ötegezegen atmosferinin yalnızca en ayrıntılı yakın-kırmızı-öte iletim tayfı olmakla kalmaz, aynı zamanda, görünür kırmızı ışık ve tayfın bir kısmı da dahil olmak üzere oldukça geniş bir dalga boyu aralığını kapsar. Daha önce diğer teleskoplarla erişilemeyen (1.6 mikrondan daha uzun dalga boyları) Webb ile kolaylıkla izlenebilir. Tayfın bu kısmı WASP-96b tayfında hemen belirgin olmayan ancak daha sonra gözlenmesi planlanan ötegezegenlerde tespit edilmesi mümkün oksijen, metan ve karbon dioksit gibi yaşam için anahtar moleküllerin yanı sıra suya karşı da hassastır.
Araştırmacılar, atmosferdeki su buharı miktarını ölçmek, karbon ve oksijen gibi çeşitli elementlerin bolluğunu belirlemek ve atmosfer sıcaklığını derinliğe bağlı tahmin etmek için tayfı kullanabilecek. Daha sonra bu bilgiyi gezegenin genel yapısı ve nasıl, ne zaman ve nerede oluştuğu hakkında çıkarımlarda bulunmak için kullanabilecek. Grafikteki mavi çizgi, WASP-96b’nin ve yıldızının bilinen özelliklerini (örneğin boyut, kütle, sıcaklık) ve atmosferinin varsayılan özelliklerini hesaba katan en uygun modeli temsil eder.
Webb’in son teknoloji ürünü tasarımı sayesinde bu ölçümlerin olağanüstü ayrıntısı ve netliği mümkündür. 270 metrekarelik altın kaplamalı aynası, kırmızıöte ışığı verimli şekilde toplar. Hassas tayfölçerleri ışığı binlerce kırmızı-öte renkten oluşan gökkuşağı gibi yayar. Hassas kırmızı-öte dedektörleri parlaklıktaki son derece ince farklılıkları ölçer. NIRISS, bir mikronun binde biri kadar olan renk farklılıklarını (yeşil ve sarı arasındaki fark yaklaşık 50 mikrondur) ve bu renkler arasındaki parlaklık farklarını milyonda birkaç yüz parça olarak algılayabilir.
Buna ek olarak Webb’in aşırı kararlılığı ve Dünya atmosferinin kirletici etkilerinden yaklaşık 1.5 milyon kilometre uzaktaki Lagrange Noktası 2 çevresindeki yörünge konumu nedeniyle kesintisiz görüş ve nispeten hızlı analiz edilebilen veriler sağlar.
