มวลและการเคลื่อนที่ของดาว

เพื่อช่วยตอบคำถามนี้ นักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ของ NASA เพื่อศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบหินที่รู้จักกันในชื่อ GJ 486 b มันอยู่ใกล้ดาวฤกษ์เกินกว่าจะอยู่ภายในเขตเอื้ออาศัยได้ โดยมีอุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 800 องศาฟาเรนไฮต์ (430 องศาเซลเซียส) ถึงกระนั้น การสังเกตของพวกเขาโดยใช้สเปกโตรกราฟอินฟราเรดใกล้ (NIRSpec) ของ Webb แสดงให้เห็นร่องรอยของไอน้ำ หากไอน้ำเกี่ยวข้องกับดาวเคราะห์ นั่นแสดงว่ามีชั้นบรรยากาศแม้ว่าอุณหภูมิจะร้อนจัดและอยู่ใกล้ดาวฤกษ์มากก็ตาม มีการพบเห็นไอน้ำบนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะมาก่อน แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีการตรวจพบชั้นบรรยากาศรอบดาวเคราะห์นอกระบบที่เป็นหินอย่างแน่นอน อย่างไรก็ตาม ทีมงานขอเตือนว่าไอน้ำอาจอยู่บนตัวดาวเอง โดยเฉพาะในจุดที่มีอากาศเย็นสบาย และไม่ได้มาจากโลกเลย "เราเห็นสัญญาณ และเกือบจะแน่นอนว่าเกิดจากน้ำ แต่เรายังบอกไม่ได้ว่าน้ำนั้นเป็นส่วนหนึ่งของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์หรือไม่ หมายความว่าดาวเคราะห์มีชั้นบรรยากาศหรือว่าเราเพิ่งเห็นสัญญาณของน้ำที่มาจาก ดาว" Sarah Moran จาก University of Arizona ใน Tucson ผู้เขียนนำของการศึกษากล่าว "ไอน้ำในชั้นบรรยากาศบนดาวเคราะห์หินร้อนจะแสดงถึงความก้าวหน้าครั้งสำคัญสำหรับวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบ แต่เราต้องระวังและตรวจสอบให้แน่ใจว่าดาวดวงนี้ไม่ใช่ตัวการ" เควิน สตีเวนสัน จากห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ประยุกต์ของมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกิ้นส์ ในเมืองลอเรลกล่าว , แมริแลนด์ นักวิจัยหลักในโครงการ GJ 486 b มีขนาดใหญ่กว่าโลกประมาณ 30% และมีมวลมากกว่าสามเท่า ซึ่งหมายความว่ามันเป็นโลกหินที่มีแรงโน้มถ่วงมากกว่าโลก มันโคจรรอบดาวแคระแดงในเวลาน้อยกว่า 1.5 วันโลก คาดว่าจะถูกน้ำขึ้นน้ำลง โดยมีด้านกลางวันถาวรและด้านกลางคืนถาวร GJ 486 b เคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์ของมัน โดยตัดหน้าดาวฤกษ์จากมุมมองของเรา หากมีชั้นบรรยากาศ เมื่อผ่านแสง ดาว ก็จะกรองก๊าซเหล่านั้น โดยพิมพ์ลายนิ้วมือในแสงที่ช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถถอดรหัสองค์ประกอบของมันผ่านเทคนิคที่เรียกว่า Transmission spectroscopy ทีมงานสังเกตการผ่านหน้าสองครั้ง แต่ละครั้งใช้เวลาประมาณหนึ่งชั่วโมง จากนั้นพวกเขาใช้สามวิธีที่แตกต่างกันในการวิเคราะห์ข้อมูลผลลัพธ์ ผลลัพธ์จากทั้งสามมีความสอดคล้องกันโดยแสดงสเปกตรัมที่แบนราบเป็นส่วนใหญ่โดยเพิ่มขึ้นอย่างน่าทึ่งที่ความยาวคลื่นอินฟราเรดที่สั้นที่สุด ทีมงานใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์โดยพิจารณาจากโมเลกุลต่างๆ และสรุปว่าแหล่งที่มาของสัญญาณที่เป็นไปได้มากที่สุดคือไอน้ำ ในขณะที่ไอน้ำสามารถบ่งบอกถึงการมีอยู่ของชั้นบรรยากาศบน GJ 486 b คำอธิบายที่น่าเชื่อถือพอๆ กันคือไอน้ำจากดาวฤกษ์ น่าแปลกใจ แม้แต่ในดวงอาทิตย์ของเราเอง บางครั้งไอน้ำก็สามารถมีอยู่ในจุดดับบนดวงอาทิตย์ได้ เพราะจุดเหล่านี้เย็นมากเมื่อเทียบกับพื้นผิวรอบๆ ดาวฤกษ์ ดาวฤกษ์แม่ของ GJ 486 b นั้นเย็นกว่าดวงอาทิตย์มาก ดังนั้นไอน้ำที่มากขึ้นก็จะรวมตัวอยู่ภายในจุดดาวของมัน เป็นผลให้สามารถสร้างสัญญาณที่เลียนแบบชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ได้ "เราไม่ได้สังเกตเห็นหลักฐานของดาวเคราะห์ที่ข้ามจุดสตาร์ระหว่างการผ่านหน้า แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าไม่มีจุดที่อื่นบนดาว และนั่นคือสถานการณ์ทางกายภาพที่จะประทับสัญญาณน้ำนี้ลงในข้อมูลและ Ryan MacDonald จาก University of Michigan ใน Ann Arbor ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้ร่วมวิจัยอธิบาย คาดว่าชั้นบรรยากาศไอน้ำจะค่อยๆ กัดเซาะเนื่องจากความร้อนและการแผ่รังสีของดาวฤกษ์ ผลที่ตามมาคือ หากมีชั้นบรรยากาศ มันน่าจะต้องมีการเติมอย่างต่อเนื่องโดยภูเขาไฟที่พ่นไอน้ำออกจากภายในดาวเคราะห์ หากน้ำอยู่ในชั้นบรรยากาศของโลกจริงๆ จำเป็นต้องมีการสังเกตเพิ่มเติมเพื่อจำกัดปริมาณน้ำที่มีอยู่ให้แคบลง การสังเกตการณ์ของเว็บบ์ในอนาคตอาจทำให้ระบบนี้กระจ่างขึ้น โปรแกรม Webb ที่กำลังจะมีขึ้นจะใช้ Mid-Infrared Instrument (MIRI) เพื่อสังเกตด้านกลางวันของดาวเคราะห์ หากดาวเคราะห์ไม่มีชั้นบรรยากาศหรือมีชั้นบรรยากาศเบาบางเท่านั้น ส่วนที่ร้อนที่สุดของกลางวันคาดว่าจะอยู่ใต้ดาวฤกษ์โดยตรง อย่างไรก็ตาม หากจุดร้อนที่สุดเปลี่ยนไป นั่นหมายถึงบรรยากาศที่สามารถหมุนเวียนความร้อนได้ ในท้ายที่สุด การสังเกตการณ์ที่ความยาวคลื่นอินฟราเรดที่สั้นกว่าโดยเครื่องมือ Webb อีกเครื่องหนึ่ง นั่นคือ Near-Infrared Imager และ Slitless Spectrograph (NIRISS) จำเป็นต่อการแยกแยะความแตกต่างระหว่างบรรยากาศของดาวเคราะห์และสถานการณ์ของจุดบนดาว สตีเวนสันกล่าวว่า "มันรวมเอาเครื่องดนตรีหลายชิ้นเข้าด้วยกันซึ่งจะตัดสินว่าดาวเคราะห์ดวงนี้มีชั้นบรรยากาศหรือไม่"