Астрономы обнаружили экзопланету с земноподобной температурой и метаном в атмосфере

С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) обнаружена планета размером примерно с Сатурн, но с температурой, больше напоминающей земную, и с атмосферой, богатой метаном.

Об этом сообщают в Университете штата Пенсильвания (Пэннстейт), передают OstanniPodii.com.

В отличие от газовых гигантов в Солнечной системе — Юпитера и Сатурна — которые находятся далеко от Солнца и поэтому чрезвычайно холодны, а также так называемых «горячих Юпитеров» — гигантских планет за пределами Солнечной системы, которые являются раскаленными из-за близости к своим звездам — эта планета является одной из немногих известных умеренных гигантских планет и первой из них, атмосфера которой была проанализирована.

По словам исследовательской группы, новые данные о составе атмосферы планеты помогут в создании моделей формирования и эволюции планет и могут улучшить понимание астрономов о том, как работает атмосфера Земли.

Статья, описывающая это исследование, подготовленная командой исследователей под руководством астрономов из Пеэннстейта и Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA при Калифорнийском технологическом институте, была опубликована 20 мая в «Astronomical Journal».

«Одним из главных преимуществ исследований планет за пределами нашей Солнечной системы, известных как экзопланеты, является возможность изучать много различных типов планет — особенно тех, которых мы не видим в Солнечной системе — чтобы узнать, как формируются и эволюционируют планетные системы», — сказал Реню Ху, доцент кафедры астрономии и астрофизики в Эберли-колледже наук при Пеэннстейт и руководитель исследовательской группы. «С момента открытия первой экзопланеты в 1992 году командой, в состав которой входил Александр Вольщан из Пеэннстейт, астрономы обнаружили тысячи экзопланет. Но известно лишь о нескольких гигантских экзопланетах с умеренным климатом, и это первый случай, когда нам удалось подробно исследовать атмосферу одной из них».

Планета, названная TOI-199b, вращается вокруг звезды, находящейся на расстоянии более 330 световых лет от Земли, примерно каждые сто дней. Ее температура составляет около 79 градусов по Цельсию, что с человеческой точки зрения все еще высоко, но не намного выше самых высоких зафиксированных температур на Земле, которые составляют около 57 градусов и легко достигаются, например, на приборных панелях автомобилей, припаркованных под прямыми солнечными лучами. Она значительно умереннее горячих юпитеров, температура которых может достигать тысяч градусов, и холодных газовых гигантов Солнечной системы, температура которых составляет сотни градусов ниже нуля.

Новости по подобной теме:

		Гигантская планета пережила смерть своей звезды и даже обладает атмосферой
		Обнаружены доказательства существования магнитного поля на экзопланете
		Астрономы обнаружили две планеты, являющиеся «самыми пухлыми» из известных

Чтобы охарактеризовать атмосферу экзопланеты, астрономы используют метод, называемый пропускающей спектроскопией, для анализа света от звезды, проходящего через атмосферу планеты. Чтобы это работало, орбита планеты должна быть выровнена так, чтобы она проходила между своей звездой и телескопом. Приборы на JWST разлагают свет звезды на составляющие длины волн, подобно тому, как призма разлагает обычный белый свет на цвета радуги.

«Когда планета проходит перед своей звездой, часть света звезды проходит через атмосферу планеты, где взаимодействует с элементами и молекулами в атмосфере», — сказал Аарон Белло-Аруфе, докторант в JPL и первый автор статьи. «Конкретные элементы поглощают определенные длины волн света, создавая в спектре света, который регистрирует JWST, «отпечаток», отражающий состав атмосферы».

Спектр во время транзита сравнивают с базовыми измерениями света звезды, установленными с помощью примерно 20 часов непрерывных наблюдений JWST. Сам транзит длится около семи часов, что намного дольше, чем транзиты горячих юпитеров, которые могут длиться час или меньше. Исследователи пояснили: различия между базовым спектром и спектром во время транзита показывают, какие длины волн света поглощаются атмосферой планеты, и используются для идентификации элементов и молекул, составляющих атмосферу.

«Когда мы сравнили спектры во время транзита с базовыми, мы увидели, что атмосфера блокировала длины волн звездного света, поглощаемые метаном», — сказал Белло-Аруфе. «Модели состава умеренных экзопланет-газовых гигантов предсказывали, что они будут содержать метан, поэтому хорошо получить подтверждение того, что наши теории верны».

Помимо метана, наблюдения команды дали основания предположить, что атмосфера также содержала аммиак и углекислый газ.

«Благодаря дополнительным наблюдениям за этой планетой мы сможем определить относительную концентрацию этих различных газов в её атмосфере», — сказал Ху. «Эта более полная картина атмосферы умеренного газового гиганта может быть использована для усовершенствования наших моделей и, возможно, лучшего понимания того, как формируются и эволюционируют планеты и их атмосферы, в том числе и Земля. Успех этого первого исследования атмосферы умеренной гигантской планеты также придает нам уверенности, чтобы выделить больше ресурсов и времени на наблюдения для изучения других подобных планет. Тогда мы сможем увидеть, является ли эта планета уникальной, или существуют общие характеристики для этого типа планет».

Также в исследовательскую группу входили ученые из Университета штата Аризона, Университета Джонса Хопкинса, Института наук Карнеги, Калифорнийского технологического института и Калифорнийского университета в Санта-Круз.

• телескоп Уэбба
• Экзопланеты