Astronomowie korzystający z potężnego Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST), wspólnego projektu NASA, ESA i CSA, dokonali niezwykłego odkrycia, które może zmienić nasze rozumienie układów planetarnych. Znaleziono dotychczas najmocniejsze dowody wskazujące na istnienie gigantycznej planety na orbicie wokół jednej z gwiazd w najbliższym nam układzie gwiezdnym, Alfa Centauri. Położony w odległości zaledwie 4,37 lat świetlnych od Ziemi, ten potrójny układ gwiezdny od dziesięcioleci znajduje się w centrum uwagi społeczności naukowej jako główny cel w poszukiwaniu światów poza naszym Układem Słonecznym.

Fascynujący układ Alfa Centauri

Układ Alfa Centauri, widoczny głównie z południowej półkuli naszej planety, składa się z trzech gwiazd. Dwa główne składniki, Alfa Centauri A i Alfa Centauri B, tworzą parę podwójną. Obie gwiazdy są bardzo podobne do naszego Słońca; Alfa Centauri A to gwiazda typu G2V, identyczna ze Słońcem, podczas gdy Alfa Centauri B jest nieco mniejsza i chłodniejsza, typu K1V. Te dwie gwiazdy krążą wokół siebie w okresie około 80 lat. Trzecim, znacznie bardziej oddalonym i słabszym członkiem układu jest czerwony karzeł Proxima Centauri. Chociaż Proxima Centauri jest najbardziej znana z tego, że jest najbliższą Słońcu gwiazdą i że krążą wokół niej co najmniej trzy potwierdzone planety, poszukiwania planet wokół jaśniejszych gwiazd, Alfa Centauri A i B, okazały się niezwykle wymagające i do tej pory nie przyniosły ostatecznych rezultatów.

Rewolucyjne obserwacje teleskopu Jamesa Webba

Najnowsze obserwacje przeprowadzone za pomocą instrumentu Webba do badań w średniej podczerwieni (MIRI) dostarczają najbardziej przekonujących danych do tej pory na temat istnienia gazowego olbrzyma krążącego wokół Alfa Centauri A. Te rewolucyjne wyniki, które mogą fundamentalnie zmienić nasze pojmowanie układów planetarnych, zostały przyjęte do publikacji w dwóch pracach naukowych w prestiżowym czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.

Jeżeli istnienie tej planety zostanie ostatecznie potwierdzone, stanie się ona najbliższą znaną egzoplanetą Ziemi znajdującą się w strefie zamieszkiwalnej gwiazdy podobnej do Słońca. Strefa zamieszkiwalna to obszar wokół gwiazdy, w którym warunki pozwalają na istnienie ciekłej wody na powierzchni planety, co jest kluczowym warunkiem wstępnym dla życia, jakie znamy. Naukowcy podkreślają jednak, że biorąc pod uwagę, iż kandydat jest gazowym olbrzymem, sam w sobie nie mógłby podtrzymywać życia. Niemniej jednak, otwiera się intrygująca możliwość, że niektóre z jego potencjalnych dużych, skalistych księżyców mogłyby mieć warunki do powstania i rozwoju życia.

Charles Beichman z Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA (JPL) i Instytutu Naukowego Egzoplanet NASA w centrum astronomicznym IPAC Caltech, jeden z głównych autorów prac, podkreślił złożoność tego przedsięwzięcia. "Biorąc pod uwagę, że ten układ jest tak blisko nas, każda znaleziona egzoplaneta oferowałaby nam najlepszą okazję do zbierania danych o układach planetarnych poza naszym własnym. Są to jednak niezwykle wymagające obserwacje, nawet dla najpotężniejszego teleskopu kosmicznego na świecie, ponieważ te gwiazdy są niezwykle jasne, bliskie i szybko poruszają się po niebie" - wyjaśnił. "Webb został zaprojektowany i zoptymalizowany do znajdowania najdalszych galaktyk we wszechświecie. Zespół operacyjny w Instytucie Naukowym Teleskopu Kosmicznego musiał opracować całkowicie niestandardową sekwencję obserwacji tylko dla tego celu, a ich dodatkowy wysiłek opłacił się spektakularnie."

Tajemnica znikającej planety

Aby w ogóle móc wykryć słabe światło potencjalnej planety, zespół musiał przezwyciężyć ogromny blask gwiazdy Alfa Centauri A. Osiągnięto to dzięki użyciu koronografu na instrumencie MIRI, specjalistycznego urządzenia, które blokuje bezpośrednie światło gwiazdy, umożliwiając w ten sposób obserwację znacznie ciemniejszych obiektów w jej bezpośrednim sąsiedztwie. Pierwsze obserwacje układu miały miejsce w sierpniu 2024 roku. Analizę dodatkowo komplikowało światło pobliskiej gwiazdy towarzyszącej, Alfa Centauri B. Mimo to, zespołowi udało się cyfrowo odjąć światło obu gwiazd i odkryć obiekt, który jest ponad 10 000 razy ciemniejszy od Alfa Centauri A, w odległości od gwiazdy, która jest mniej więcej dwukrotnie większa od odległości Ziemi od Słońca.

Chociaż początkowe odkrycie było niezwykle ekscytujące, zespół naukowy potrzebował więcej danych, aby wyciągnąć stanowczy wniosek. Jednak dodatkowe obserwacje układu przeprowadzone w lutym i kwietniu 2025 roku (przy użyciu czasu dyskrecjonalnego dyrektora) nie ujawniły obiektu podobnego do tego zidentyfikowanego w sierpniu 2024 roku. "Mamy do czynienia z przypadkiem znikającej planety! Aby zbadać tę tajemnicę, użyliśmy modeli komputerowych do symulacji milionów potencjalnych orbit, biorąc pod uwagę wiedzę zdobytą, gdy widzieliśmy planetę, a także gdy jej nie widzieliśmy" - powiedział Aniket Sanghi, doktorant na Kalifornijskim Instytucie Technologicznym (Caltech) w Pasadenie i również jeden z głównych autorów prac.

Charakterystyka potencjalnego nowego świata

W swoich symulacjach zespół wziął pod uwagę nie tylko nowe obserwacje Webba, ale także wcześniejszą obserwację potencjalnego kandydata na egzoplanetę z 2019 roku przez Bardzo Duży Teleskop (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego. Rozważali tylko te orbity, które byłyby grawitacyjnie stabilne w obecności masywnej gwiazdy Alfa Centauri B, co oznacza, że planeta не zostałaby wyrzucona z układu w wyniku złożonych interakcji grawitacyjnych.

Badacze twierdzą, że brak detekcji w drugiej i trzeciej rundzie obserwacji za pomocą Webba nie jest zaskakujący. "Odkryliśmy, że w połowie symulowanych możliwych orbit planeta przesunęła się zbyt blisko gwiazdy i nie byłaby widoczna dla Webba ani w lutym, ani w kwietniu 2025 roku" - wyjaśnił Sanghi. Na podstawie jasności planety w obserwacjach w średniej podczerwieni i symulacjach orbity, badacze wnioskują, że może to być gazowy olbrzym o masie zbliżonej do masy Saturna, krążący wokół Alfa Centauri A po eliptycznej ścieżce, przy czym jego odległość od gwiazdy zmienia się między jedną a dwiema jednostkami astronomicznymi (jedna jednostka astronomiczna to średnia odległość Ziemi od Słońca).

Implikacje dla nauki i przyszłych badań

Pierre-Olivier Lagage z CEA we Francji, współautor prac i francuski kierownik rozwoju instrumentu MIRI, skomentował techniczną stronę odkrycia: "To jedne z najtrudniejszych obserwacji, jakie do tej pory przeprowadziliśmy za pomocą koronografu MIRI. Kiedy rozwijaliśmy instrument, nie mogliśmy się doczekać, co moglibyśmy znaleźć wokół Alfa Centauri, i cieszę się na to, co nam następne odkryje!"

Jeśli zostanie to potwierdzone, potencjalna planeta widoczna na zdjęciu Webba przedstawiającym Alfa Centauri A będzie stanowić nowy kamień milowy w wysiłkach na rzecz bezpośredniego obrazowania egzoplanet. "Ze wszystkich bezpośrednio zobrazowanych planet, ta byłaby najbliższą swojej gwieździe, jaką kiedykolwiek widziano. Jest również najbardziej podobna pod względem temperatury i wieku do gigantycznych planet w naszym Układzie Słonecznym, i najbliższa naszemu domowi, Ziemi" - mówi Sanghi. "Samo jej istnienie w układzie dwóch blisko oddzielonych gwiazd stanowiłoby wyzwanie dla naszego rozumienia, jak planety tworzą się, przetrwają i ewoluują w chaotycznych środowiskach." Potwierdzenie tego odkrycia dodatkowymi obserwacjami mogłoby przekształcić przyszłość nauki o egzoplanetach, otwierając nowy rozdział w poszukiwaniu światów poza naszym własnym.