“Вебб” розкрив екзопланетну атмосферу у небачених раніше деталях

Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) "забив ще один гол": отримав детальний молекулярний та хімічний портрет неба над далеким світом.

Про це розповідають в Гарвард-Смітсонівському Центрі астрофізики (CfA), передають OstanniPodii.com.

Масив високочутливих приладів телескопа був націлений на атмосферу "гарячого Сатурна" – планети приблизно такої самої маси, як Сатурн, що обертається навколо зірки на відстані близько 700 світлових років від нас – відомої як WASP-39 b. Якщо JWST та інші космічні телескопи, включно з Хабблом і Спітцером, раніше виявили окремі компоненти атмосфери цієї киплячої планети, то нові дані дають повне меню атомів, молекул і навіть ознаки активної хімії та хмар.

"Чіткість сигналів від безлічі різних молекул у цих даних вражає", - каже Мерседес Лопес-Моралес, астрономка із CfA та одна з науковців, які брали участь у підготовці нових результатів.

"Ми передбачали, що побачимо багато таких сигналів, але все одно, коли я вперше побачила ці дані, я була вражена", - додає Лопес-Моралес.

Останні дані також дають уявлення про те, як ці хмари на екзопланетах можуть виглядати зблизька: вони розбиті на частини, а не являють собою єдине, однорідне покривало над планетою.

Отримані результати віщують, що JWST зможе провести широкий спектр досліджень екзопланет навколо інших зірок, на що давно сподіваються вчені. У тому числі вивчення атмосфер невеликих кам′янистих планет, таких як планети системи TRAPPIST-1.

"Ми спостерігали за екзопланетою за допомогою кількох інструментів, які разом забезпечують широку смугу інфрачервоного спектра та безліч хімічних відбитків, недоступних до появи JWST", - сказала Наталі Баталья, астрономка з Каліфорнійського університету в Санта-Крузі, яка брала участь і допомагала координувати нове дослідження. "Подібні дані змінюють гру".

Набір відкриттів докладно викладено в п′яти нещодавно представлених наукових статтях. Серед безпрецедентних відкриттів – перше виявлення в атмосфері екзопланети діоксиду сірки, молекули, що утворюється в результаті хімічних реакцій, які запускаються високоенергетичним світлом від батьківської зірки планети. На Землі захисний озоновий шар у верхніх шарах атмосфери створюється аналогічним чином.

"Дивовижне виявлення діоксиду сірки остаточно підтверджує, що фотохімія формує клімат "гарячих Сатурнів", - каже Діана Пауелл, наукова співробітниця "Хаббла", астрономка CfA й основна членкиня команди, яка зробила відкриття діоксиду сірки. "Клімат Землі також формується під впливом фотохімії, тому у нашої планети більше спільного з "гарячими Сатурнами", ніж ми припускали раніше".

Джеа Адамс, аспірантка Гарварду і дослідниця CfA, проаналізувала дані, що підтвердили сигнал діоксиду сірки.

"Як досліднику-початківцю в галузі екзопланетних атмосфер дуже цікаво бути причетним до подібного виявлення", - каже Адамс. "Процес аналізу цих даних здається чарівним. Ми бачили натяки на цю особливість у ранніх даних, але цей більш точний інструмент чітко виявив сигнатуру SO2 і допоміг нам вирішити головоломку".

Новини за подібною темою:

		"Вебб" виявив, що чорні діри швидко зупиняють зореутворення у масивних галактиках
		JWST встановив причину найяскравішого гамма-спалаху, але поглибив інше питання
		Вебб зондує галактику з екстремальним спалахом зореутворення

WASP-39 b з передбачуваною температурою 870 градусів за Цельсієм і атмосферою, що складається переважно з водню, не вважається придатною для життя. Ця екзопланета порівнювана із Сатурном та Юпітером: її маса схожа з масою Сатурна, але розміри такі ж, як у Юпітера. Однак нова робота вказує шлях до пошуку доказів потенційного життя на життєпридатній планеті.

Близькість планети до зірки-господаря – у вісім разів ближче, ніж Меркурій до нашого Сонця – також робить її лабораторією для вивчення впливу випромінювання зірки-господаря на екзопланети. Глибші знання про зв′язок між зорями й планетами дадуть змогу краще зрозуміти, як ці процеси створюють розмаїття спостережуваних у Галактиці планет.

Інші компоненти атмосфери, виявлені JWST, включають натрій, калій та водяну пару, підтверджують попередні спостереження космічних і наземних телескопів. Також – додаткові особливості води за більш довгих хвиль, які не були помічені раніше.

JWST також побачив вуглекислий газ із вищою роздільною здатністю, надавши вдвічі більше даних, ніж було отримано під час попередніх спостережень. Водночас було виявлено монооксид вуглецю, але явні ознаки метану та сірководню були відсутні в даних. Якщо ці молекули й присутні, то в дуже низьких концентраціях, що є важливим відкриттям для вчених, які складають реєстр хімічного складу екзопланет, щоб краще зрозуміти формування та розвиток цих далеких світів.

Отримання такого широкого спектра атмосфери WASP-39 b стало справжнім науковим турне, оскільки міжнародна команда, що налічує сотні людей, незалежно один від одного проаналізувала дані, отримані за допомогою чотирьох ретельно відкаліброваних режимів роботи приладів JWST. Потім вони провели детальне порівняння отриманих результатів, що дало змогу отримати ще більше наукових нюансів.

JWST розглядає Всесвіт в інфрачервоному світлі, у червоній частині світлового спектра за межами видимості людського ока; це дає змогу телескопу вловлювати хімічні відбитки, які не можуть бути виявлені у видимому світлі.

Кожен із трьох інструментів навіть має у своїй назві якусь версію "IR" від infrared: NIRSpec, NIRCam і NIRISS.

Щоб побачити світло від WASP-39 b, JWST стежив за планетою, коли вона проходила перед своєю зіркою, дозволяючи частині світла зірки фільтруватися через атмосферу планети. Різні типи хімічних речовин в атмосфері поглинають різні кольори спектра зоряного світла, тому за відсутніми кольорами астрономи можуть визначити, які молекули присутні на планеті.

Так точно розібравши атмосферу екзопланети, інструменти JWST перевершили очікування вчених та обіцяють новий етап досліджень широкого розмаїття екзопланет у нашій галактиці.

Лопес-Моралес каже: "Я з нетерпінням чекаю, що ми знайдемо в атмосферах малих планет земного типу".

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• Екзопланети
• телескоп Вебба