Телескоп Джеймс Уэбб наблюдал холодную экзопланету Epsilon Indi Ab

Международная группа астрономов с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» получила прямое изображение экзопланеты, расположенной примерно в 12 световых годах от Земли. Планета, Epsilon Indi Ab, является одной из самых холодных экзопланет, наблюдавшихся до сих пор.

Масса планеты в несколько раз больше массы Юпитера, и она вращается вокруг звезды K-типа Epsilon Indi A (Эпсилон Инди А), которая примерно соответствует возрасту нашего Солнца, но немного холоднее. Астрономы наблюдали Epsilon Indi Ab с помощью коронографа MIRI (Mid-Infrared Instrument). Ранее космические и наземные обсерватории получили прямые изображения лишь нескольких десятков экзопланет.

«Это открытие очень интересно, потому что планета очень похожа на Юпитер — она немного теплее и массивнее, но при этом больше похожа на Юпитер, чем любая другая планета, которую до сих пор удавалось наблюдать», — говорит ведущий автор Элизабет Мэтьюс из Института астрономии Макса Планка в Германии.

Экзопланеты, для которых ранее были получены изображения, как правило, являются молодыми и горячими объектами, которые все еще излучают большую часть энергии, полученной в момент их формирования. По мере того как планеты остывают и сжимаются в течение своей жизни, они становятся значительно более тусклыми, а значит, их труднее наблюдать.

Epsilon Indi Ab как аналог Юпитера

«Холодные планеты очень тусклые, и большая часть их излучения находится в средней инфракрасной области», — объясняет Элизабет Мэтьюс. «Уэбб» идеально подходит для получения изображений в среднем инфракрасном диапазоне, что крайне сложно сделать с Земли. Нам также необходимо хорошее пространственное разрешение, чтобы разделить планету и звезду на наших снимках, и большое зеркало «Уэбба» очень помогает в этом».

Epsilon Indi Ab — одна из самых холодных экзопланет, обнаруженных напрямую, с предполагаемой температурой 2 градуса по Цельсию — холоднее, чем любая другая планета за пределами нашей Солнечной системы, и холоднее, чем все свободно плавающие коричневые карлики, кроме одного.

Планета всего на 100 градусов теплее газовых гигантов в Солнечной системе. Это дает астрономам редкую возможность изучить состав атмосферы настоящих аналогов Солнечной системы.

Не совсем такая, как предсказывали

Epsilon Indi Ab — двенадцатая по счету ближайшая к Земле экзопланета, известная на сегодняшний день, и самая близкая планета, более массивная, чем Юпитер. Научная группа решила изучить Эпсилон Инди А, потому что в системе были обнаружены намеки на возможное планетарное тело с помощью метода, называемого лучевой скоростью, который измеряет колебания звезды-хозяина взад-вперед вдоль линии нашей видимости.

«Хотя мы ожидали обнаружить планету в этой системе, поскольку на ее присутствие указывали лучевые скорости, найденная нами планета оказалась совсем не такой, как мы предполагали», — говорят исследователи. Она примерно в два раза массивнее, находится немного дальше от своей звезды и имеет другую орбиту, чем мы ожидали».

«Причина этого несоответствия остается открытым вопросом. Атмосфера планеты также, похоже, немного отличается от предсказаний модели. Пока у нас есть только несколько фотометрических измерений атмосферы, поэтому сложно делать выводы, но планета тусклее, чем ожидалось, на коротких длинах волн».

По мнению астрономов, это может означать, что в атмосфере планеты есть значительное количество метана, угарного газа и углекислого газа, которые поглощают более короткие длины волн света. Это также может свидетельствовать об очень облачной атмосфере.

Прямая визуализация экзопланет особенно ценна для определения их характеристик. Ученые могут напрямую собирать свет от наблюдаемой планеты и сравнивать его яркость на разных длинах волн. Пока научная группа наблюдала Epsilon Indi Ab только в нескольких диапазонах длин волн, но в будущем они надеются вновь увидеть планету с помощью «Уэбба» и провести фотометрические и спектроскопические наблюдения.

Ученые также надеются обнаружить с помощью «Уэбба» другие подобные планеты, чтобы выявить возможные тенденции в их атмосферах и то, как формируются эти объекты.

Будущий космический телескоп НАСА «Nancy Grace Roman» с помощью коронографа продемонстрирует технологию прямого изображения, сфотографировав юпитероподобные миры, вращающиеся вокруг звезд, похожих на Солнце, чего раньше никогда не делалось. Эти результаты проложат путь для будущих миссий по изучению миров, более похожих на Землю.