“Уэбб” раскрыл экзопланетную атмосферу в невиданных ранее деталях

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) "забил еще один гол": получил детальный молекулярный и химический портрет неба над далеким миром.

Об этом рассказывают в Гарвард-Смитсоновском Центре астрофизики (CfA), передают OstanniPodii.com.

Массив высокочувствительных приборов телескопа был нацелен на атмосферу "горячего Сатурна" – планеты примерно такой же массы, как Сатурн, вращающейся вокруг звезды на расстоянии около 700 световых лет от нас – известной как WASP-39 b. Если JWST и другие космические телескопы, включая Хаббл и Спитцер, ранее обнаружили отдельные компоненты атмосферы этой кипящей планеты, то новые данные дают полное меню атомов, молекул и даже признаки активной химии и облаков.

"Четкость сигналов от множества различных молекул в этих данных поражает", - говорит Мерседес Лопес-Моралес, астроном из CfA и одна из ученых, участвовавших в подготовке новых результатов.

"Мы предсказывали, что увидим много таких сигналов, но все равно, когда я впервые увидела эти данные, я была поражена", - добавляет Лопес-Моралес.

Последние данные также дают представление о том, как эти облака на экзопланетах могут выглядеть вблизи: они разбиты на части, а не представляют собой единое, однородное покрывало над планетой.

Полученные результаты предвещают, что JWST сможет провести широкий спектр исследований экзопланет вокруг других звезд, на что давно надеются ученые. В том числе изучение атмосфер небольших каменистых планет, таких как планеты системы TRAPPIST-1.

"Мы наблюдали за экзопланетой с помощью нескольких инструментов, которые вместе обеспечивают широкую полосу инфракрасного спектра и множество химических отпечатков, недоступных до появления JWST", - сказала Натали Баталья, астроном из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, которая участвовала и помогала координировать новое исследование. "Подобные данные меняют игру".

Набор открытий подробно изложен в пяти недавно представленных научных статьях. Среди беспрецедентных открытий – первое обнаружение в атмосфере экзопланеты диоксида серы, молекулы, образующейся в результате химических реакций, запускаемых высокоэнергетическим светом от родительской звезды планеты. На Земле защитный озоновый слой в верхних слоях атмосферы создается аналогичным образом.

"Удивительное обнаружение диоксида серы окончательно подтверждает, что фотохимия формирует климат "горячих Сатурнов", - говорит Диана Пауэлл, научный сотрудник "Хаббла", астроном CfA и основной член команды, которая сделала открытие диоксида серы. "Климат Земли также формируется под влиянием фотохимии, поэтому у нашей планеты больше общего с "горячими Сатурнами", чем мы предполагали ранее".

Джеа Адамс, аспирантка Гарварда и исследовательница CfA, проанализировала данные, подтвердившие сигнал диоксида серы.

"Как начинающему исследователю в области экзопланетных атмосфер очень интересно быть причастным к подобному обнаружению", - говорит Адамс. "Процесс анализа этих данных кажется волшебным. Мы видели намеки на эту особенность в ранних данных, но этот более точный инструмент четко обнаружил сигнатуру SO2 и помог нам решить головоломку".

WASP-39 b с предполагаемой температурой 870 градусов по Цельсию и атмосферой, состоящей преимущественно из водорода, не считается пригодной для жизни. Эта экзопланета сравнима с Сатурном и Юпитером: ее масса схожа с массой Сатурна, но размеры такие же, как у Юпитера. Однако новая работа указывает путь к поиску доказательств потенциальной жизни на жизнепригодной планете.

Близость планеты к звезде-хозяину – в восемь раз ближе, чем Меркурий к нашему Солнцу – также делает ее лабораторией для изучения влияния излучения звезды-хозяина на экзопланеты. Более глубокие знания о связи между звездами и планетами позволят лучше понять, как эти процессы создают разнообразие наблюдаемых в Галактике планет.

Другие компоненты атмосферы, обнаруженные JWST, включают натрий, калий и водяной пар, подтверждают предыдущие наблюдения космических и наземных телескопов. Также – дополнительные особенности воды при более длинных волнах, которые не были замечены ранее.

JWST также увидел углекислый газ с более высоким разрешением, предоставив вдвое больше данных, чем было получено во время предыдущих наблюдений. В то же время был обнаружен монооксид углерода, но явные признаки метана и сероводорода отсутствовали в данных. Если эти молекулы и присутствуют, то в очень низких концентрациях, что является важным открытием для ученых, которые составляют реестр химического состава экзопланет, чтобы лучше понять формирование и развитие этих далеких миров.

Получение такого широкого спектра атмосферы WASP-39 b стало настоящим научным турне, поскольку международная команда, насчитывающая сотни людей, независимо друг от друга проанализировала данные, полученные с помощью четырех тщательно откалиброванных режимов работы приборов JWST. Затем они провели детальное сравнение полученных результатов, что позволило получить еще больше научных нюансов.

JWST рассматривает Вселенную в инфракрасном свете, в красной части светового спектра за пределами видимости человеческого глаза; это позволяет телескопу улавливать химические отпечатки, которые не могут быть обнаружены в видимом свете.

Каждый из трех инструментов даже имеет в своем названии какую-то версию "IR" от infrared: NIRSpec, NIRCam и NIRISS.

Чтобы увидеть свет от WASP-39 b, JWST следил за планетой, когда она проходила перед своей звездой, позволяя части света звезды фильтроваться через атмосферу планеты. Различные типы химических веществ в атмосфере поглощают разные цвета спектра звездного света, поэтому по отсутствующим цветам астрономы могут определить, какие молекулы присутствуют на планете.

Так точно разобрав атмосферу экзопланеты, инструменты JWST превзошли ожидания ученых и обещают новый этап исследований широкого разнообразия экзопланет в нашей галактике.

Лопес-Моралес говорит: "Я с нетерпением жду, что мы найдем в атмосферах малых планет земного типа".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.