Celem obserwacji prowadzonych za pomocą JWST były dwie planety krążące wokół młodej gwiazdy skatalogowanej pod numerem YSES-1. Gwiazda ta znajduje się zaledwie 306 lat świetlnych od Ziemi i okrążana jest przez dwie planety YSES-1b oraz YSES-1c. Obie planety są gazowymi olbrzymami, przy czym pierwsza znajduje się w odległości około 160 jednostek astronomicznych (1 AU = średnia odległość Ziemi od Słońca, czyli 150 mln km), a druga dwa razy dalej. Bliższa gwieździe planeta ma masę aż 14 razy większą od masy Jowisza, najmasywniejszej planety Układu Słonecznego. Można nawet powiedzieć, że znajduje się już ona na granicy między masywną planetą i najlżejszymi brązowymi karłami. Znajdująca się dalej planeta YSES-1c jest nieco mniejsza — jej masa to „zaledwie” 6 mas Jowisza.
Przyglądając się planetom za pomocą teleskopu Jamesa Webba, a konkretnie instrumentu NIRSpec, naukowcy wykonali wysokiej rozdzielczości zdjęcia w tysiącach długości fal. To właśnie dzięki nim, udało się wyłuskać z danych widma termiczne, czyli światło emitowane bezpośrednio przez planety i przefiltrowane przez ich atmosfery. Analizując spadki w intensywności promieniowania w określonych długościach fal, badacze zidentyfikowali obecność charakterystycznych związków chemicznych.
Czytaj także: Oceaniczne egzoplanety miały być idealne dla życia. Efekt cieplarniany na nich zabija
Obie planety wykazują oznaki obecności pary wodnej, tlenku węgla, dwutlenku węgla oraz metanu — związków typowych dla atmosfer planetarnych. To jednak różnice, a nie podobieństwa między obiema planetami, okazały się najbardziej zaskakujące.
Planeta YSES-1c wykazuje wyraźny sygnał obecności cząstek krzemianowych w atmosferze.
Prawdopodobnie jest to drobny pył zawierający domieszkę żelaza. Ziarna tego pyłu mogą tworzyć wysokie, drobnoziarniste chmury. Ich widmowy podpis znacząco różni się od tego, co obserwowano dotąd w brązowych karłach, sugerując unikalną budowę atmosfery. Modele wskazują, że chmury mogły powstać w wyniku kondensacji krzemianów na dużych wysokościach, a cięższe pierwiastki mogłyby opadać w formie deszczu.
Z kolei YSES-1b nie wykazuje podobnych cech atmosferycznych. Zamiast tego otacza ją pyłowy dysk — rzadko obserwowana struktura u planet w tym wieku (około 16,7 miliona lat). Widmo wskazuje na obecność minerałów znanych na Ziemi z procesów wulkanicznych i meteorytów. Ponieważ dyski pyłowe zazwyczaj zanikają w ciągu pięciu milionów lat od powstania planety, jego obecność sugeruje, że może to być pozostałość po stosunkowo niedawnym zderzeniu planety z jakimś innym masywnym obiektem.
Czytaj także: Przełom w poszukiwaniu życia na egzoplanetach? Być może, ale zachowaj dystans
Zaskakujące różnice między tymi dwiema planetami wskazują wyraźnie, że procesy atmosferyczne są znacznie bardziej złożone i mniej przewidywalne, niż dotąd uważano. Fakt, że w jednym układzie planetarnym na jednej planecie odkryto krzemianowe chmury, a przy drugiej rozległy dysk pyłowy każe ponownie przyjrzeć się naszej wiedzy o formowaniu i ewolucji planet.
To przełomowe badanie nie tylko ukazuje możliwości JWST w bezpośrednim obrazowaniu egzoplanet, ale też podkreśla, jak wiele jeszcze nie wiemy o ich atmosferach, składzie i historii. Każda nowa planeta odkrywana przez naukowców rodzi nowe pytania, na które trzeba znaleźć odpowiedź, aby móc udoskonalać modele wykorzystywane do opisywania światów, które już istnieją, bądź dopiero powstają we wszechświecie.