Необычная атмосфера молодой экзопланеты V1298 Tau b: вызов современным теориям планетарной эволюции
В бескрайних просторах космоса, где время измеряется миллиардами лет, даже планеты возрастом в 20 миллионов лет кажутся младенцами. Одна из таких — V1298 Tau b, молодая экзопланета, которая уже успела удивить астрономов своей необычной атмосферой. Новые данные, полученные с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST), раскрывают удивительные детали: эта планета обладает невероятно прозрачной, но плотной атмосферой, бедной металлами, но насыщенной сложными молекулами, включая водяной пар, метан, углекислый газ и даже следы фотохимических соединений.
Группа ученых под руководством Саугаты Барата (MIT) и Жана-Мишеля Дезерта (Амстердамский университет) провела детальный анализ атмосферы V1298 Tau b, используя беспрецедентную чувствительность JWST. Результаты, принятые к публикации в Astrophysical Journal, бросают вызов существующим моделям формирования и эволюции планет-субнептунов.
Возраст V1298 Tau b оценивается всего в 10–30 миллионов лет, что делает ее одной из самых молодых известных экзопланет. Несмотря на юный возраст, ее атмосфера оказалась неожиданно прозрачной и плотной, с ярко выраженными спектральными линиями поглощения. Ученые обнаружили молекулы H₂O, CH₄, CO₂, CO, а также намеки на более сложные соединения — диоксид серы (SO₂) и карбонилсульфид (OCS), что указывает на активные фотохимические процессы.
Загадка бедной металлами атмосферы
Один из самых интригующих аспектов открытия — крайне низкое содержание металлов в атмосфере V1298 Tau b. По сравнению со зрелыми субнептунами, металличность этой планеты в 100 раз ниже. Это говорит о том, что ее атмосфера все еще формируется и со временем может обогатиться тяжелыми элементами.
Еще одна загадка — дефицит метана. Его количество оказалось в 100 раз меньше, чем предсказывали модели. Ученые предполагают, что это может быть связано с экстремально высокими температурами в недрах планеты и интенсивным вертикальным перемешиванием атмосферы.
Вызов современным теориям
Стандартные модели тепловой эволюции планет размером с Нептун не могут объяснить, почему V1298 Tau b сохраняет такие высокие внутренние температуры. Это заставляет астрономов пересматривать представления о ранних стадиях развития подобных миров.
Барат отмечает:
«Мы обнаружили, что V1298 Tau b имеет гораздо более чистую и бедную металлами атмосферу и более горячее внутреннее пространство, чем было выявлено ранее. Это говорит о том, что эволюционные процессы все еще продолжаются и могут изменить состав атмосферы с возрастом».
Это открытие — лишь первый шаг в изучении молодых экзопланет. Уже запланированы новые наблюдения в рамках программы JWST Cycle 3, где будут исследованы семь молодых планет возрастом от 20 до 200 миллионов лет. Это поможет понять, как меняется состав атмосфер с течением времени и какие процессы определяют их эволюцию.
Как заключает Дезерт:
«Эти результаты ставят под сомнение наше понимание того, как формируются и развиваются планеты, расположенные ниже Нептуна. Мы показали, что на самых ранних стадиях их атмосферы значительно отличаются от атмосфер зрелых планет».
V1298 Tau b — это уникальная возможность заглянуть в «детство» планет, и, похоже, это «детство» гораздо более бурное и загадочное, чем мы могли представить.