Jak wskazują naukowcy, o ile parę wodną obserwowano już w atmosferach wielu planet pozasłonecznych, to metanu jak dotąd nie udawało się odkrywać, choć teoretycznie powinien występować dość często. W Układzie Słonecznym metan mamy zarówno na Ziemi (i tutaj jest on wytwarzany przede wszystkim w procesach biologicznych), ale także w atmosferze Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna. Nic zatem dziwnego, że jego brak w atmosferach egzoplanet był co najmniej zaskakujący. Nowe odkrycie zostało opisane w artykule naukowym opublikowanym na łamach periodyku Nature.
WASP-80 b, bohaterka opracowania, to planeta należąca do kategorii tzw. ciepłych jowiszów. Mówiąc najprościej pod względem masy i rozmiarów planeta przypomina Jowisza, ale jej zmierzona temperatura wynosi ok. 550 stopni Celsjusza. Można zatem powiedzieć, że planeta znajduje się gdzieś pomiędzy planetami takimi, jak nasz Jowisz (temp. -150 stopni Celsjusza), a gorącymi jowiszami, których temperatura mierzona jest w tysiącach stopni Celsjusza.
O ile w Układzie Słonecznym Jowisz znajduje się w odległości 775 milionów kilometrów od Słońca, a tym samym na jedno okrążenie gwiazdy potrzebuje niemal 12 lat, o tyle WASP-80 b okrąża swoją gwiazdę — niewielkiego czerwonego karła — w ciągu zaledwie trzech dni. Cały układ znajduje się w odległości 163 lat świetlnych od Ziemi w kierunku gwiazdozbioru Orła.
Skoro jednak planeta przechodzi na tle tarczy swojej gwiazdy, Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba mógł obserwować jej przejścia na tle tarczy gwiazdy i w ten sposób ustalić skład chemiczny jej atmosfery. Jak to działa? Mówiąc najprościej kiedy obserwujemy samą gwiazdę za pomocą spektroskopu, jesteśmy w stanie poznać skład chemiczny gwiazdy. Gdy na tarczę gwiazdy wchodzi planeta, przesłania część tarczy (prowadząc przy tym do niewielkiego spadku jasności gwiazdy), ale też część światła emitowanego przez gwiazdę przelatuje przez cienką warstwę atmosfery i zmienione przez związki chemiczne w atmosferze nadal leci w naszą stronę. W efekcie, podczas tranzytu planety otoczonej atmosferą, sygnał widmowy promieniowania emitowanego przez gwiazdę ulega niewielkiej zmianie. Kiedy następnie odejmiemy od tego drugiego sygnału, sygnał uzyskany wtedy, gdy na tle tarczy gwiazdy nie było planety, otrzymamy skład chemiczny atmosfery planetarnej.
Czytaj także: Tego astronomowie szukali od lat! Teleskop Jamesa Webba odkrył fascynujący świat
W toku badań warto było zbadać temperaturę panującą w atmosferze planety. Kiedy taka planeta bowiem chowa się za swoją gwiazdą, przez krótki czas obserwujemy zarówno światło gwiazdy, jak i światło odbite od oświetlonej dziennej części planety. Gdy planeta się chowa za gwiazdą, następuje zatem spadek intensywności docierającego do nas światła. Różnica między tymi dwoma pomiarami jest wkładem ze strony planety. Im planeta gorętsza, tym więcej promieniowania cieplnego emituje. Tak się dobrze składa, że Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest mistrzem w obserwowaniu promieniowania podczerwonego i był w stanie uważnie prześledzić ten cały proces.
Uzyskane w tych obserwacjach dane, astronomowie następnie uwzględnili w dwóch różnych modelach atmosfer planetarnych. Obydwa modele dały jednak ten sam wynik: w atmosferze planety WASP-80 b znajduje się metan. W wielu przypadkach takie odkrycia obarczone są możliwością fałszywego wyniku. W tym jednak przypadku sygnał metanu wyraźnie wybija się ponad szum tła. Prawdopodobieństwo fałszywego wykrycia metanu w atmosferze tej planety szacuje się na 1 na 942 miliony.
Odkrycie metanu oraz innych związków chemicznych w atmosferze tej planety będzie teraz wykorzystywane przez badaczy do prób zrozumienia ewolucji planet. Co więcej, w końcu mamy możliwość porównania planet spoza Układu Słonecznego, z planetami go tworzącymi. Mamy wszak doskonałe dane pomiarowe dotyczące gazowych olbrzymów Układu Słonecznego, a teraz w końcu mamy dobre dane na temat podobnych do nich planet poza Układem Słonecznym. W końcu możemy porównywać obiekty naprawdę do siebie podobne, znajdujące się w różnych układach planetarnych.
Astronomowie wskazują na jeszcze jeden fakt. Odkrycie metanu w atmosferze WASP-80 b potwierdza, że JWST jest naprawdę rewelacyjnym instrumentem, który w najbliższych latach pozwoli nam odkrywać w atmosferze tej planety np. związki chemiczne zawierające węgiel, takie jak tlenek czy dwutlenek węgla Z czasem będziemy wiedzieli zatem znacznie więcej o atmosferze tej planety.