JWST avslører en «zombieplanet» som kretser rundt en død stjerne – slik kan Jupiters fremtid se ut

En planet på størrelse med Jupiter, kalt WD 1856 b, kretser rundt en hvit dverg 80 lysår unna – en død stjerne som for lenge siden har brukt opp sitt kjernebrensel. Ved hjelp av James Webb-romteleskopet (JWST) har astronomer nå bekreftet at denne eksoplaneten er den kaldeste verdenen som noensinne er direkte påvist i utsendt lys, med en atmosfære rik på metan og innhyllet i tykke tåkelag. Selve eksistensen gir et sjeldent glimt inn i en mulig fremtid for vårt eget solsystem.

Den kaldeste eksoplaneten som noensinne er direkte påvist

WD 1856 b er ikke typen planet som stjeler overskrifter for å være glovarm. Med en temperatur på 186 Kelvin (−87°C) er den den kaldeste eksoplaneten som noensinne har blitt observert direkte i lys . Webbs Mid-Infrared Instrument (MIRI) oppdaget planetens svake termiske glød, og bekreftet at den er den første transitterende planeten som er kjent for å kretse rundt en hvit dvergstjerne . Oppdagelsen, gjort med en statistisk signifikans på 5,7 sigma, begrenset også planetens masse til maksimalt seks ganger Jupiters masse .

Før denne oppdagelsen hadde ingen eksoplanet kaldere enn 275 Kelvin noensinne blitt direkte avbildet i utsendt lys .

En titanlignende atmosfære: Metan og tåke

Da astronomene analyserte lyset som filtrerte gjennom WD 1856 bs atmosfære under dens transitter, fant de tydelige tegn på metan (CH₄) og tykke aerosoler – tåkelag som sprer kortere bølgelengder av lys . Denne kombinasjonen gir planeten en karakteristisk oransjebrun farge, lik Saturns måne Titan.

Tilstedeværelsen av metan er betydningsfull. Det er et molekyl som blir ødelagt relativt raskt av stjernestråling, så påvisningen tyder på at planetens atmosfære enten blir kontinuerlig fornyet, eller at tåkelagene beskytter den . Tidligere bakkebaserte transmisjonsspektra fra GTC- og Gemini-teleskopene hadde vært flate og uten trekk, sannsynligvis fordi disse tåkelagene maskerte spektrallinjene . Webbs infrarøde sensitivitet kuttet gjennom denne tåken.

Et dedikert JWST NIRSpec Prism-program (8 timer, 4 transitter) er godkjent for å oppnå det første presisjonstransmisjonsspekteret av denne post-hovedserie-planeten, med mål om å påvise metan, vann, karbondioksid, karbonmonoksid og ammoniakk med høy signal-til-støy-forhold .

Hvordan overlevde en planet en stjernes død?

Dette er den mest bemerkelsesverdige delen av historien. WD 1856 b kretser rundt sin hvite dverg en gang hver 1,4 dag – en utrolig tett bane. Men hvite dverger er de kollapsede kjernene til stjerner som en gang var røde kjemper. Hvordan unngikk en planet på størrelse med Jupiter å bli oppslukt da stjernen svulmet opp til en rød kjempe?

Svaret er at planeten opprinnelig kretset langt fra stjernen. Da stjernen ekspanderte til en rød kjempe, nådde dens ytre hylster ikke planetens opprinnelige, vide bane. Etter at stjernen kastet av seg sine ytre lag og kollapset til en hvit dverg, trakk gravitasjonelle interaksjoner med andre legemer eller tidevannskrefter planeten innover til sin nåværende, tette bane . Planeten migrerte med andre ord innover etter at faren var over.

Hvorfor atmosfæren er «uventet varm»

Ved 186 K er planeten ikke varm i absolutt forstand. Overraskelsen er at den i det hele tatt har beholdt en betydelig atmosfære etter den voldsomme utviklingen etter hovedserien. Den svake hvite dvergen gir nesten ingen varme, så planetens varme kommer fra gjenværende indre varme fra dens dannelse og fra tidevannsoppvarming – nok til å forhindre at atmosfæren fryser helt .

Hva dette betyr for Jupiter og Saturns skjebne

Overlevelsen til WD 1856 b har direkte implikasjoner for vårt eget solsystem. Om milliarder av år, når Solen blir en rød kjempe og deretter en hvit dverg, kan Jupiter og Saturn (som kretser i 5–10 AE) overleve oppslukningsfasen på samme måte, migrere innover og bestå som «zombieplaneter» som kretser rundt den døde Solen .

Jorden og de andre indre planetene vil nesten helt sikkert bli slukt av den ekspanderende Solen. Bare gasskjempene har en realistisk sjanse til å overleve som restverdener – et nøkternt, men vitenskapelig dyptgripende innblikk, muliggjort av denne ene frosne verdenen 80 lysår unna.