Телескоп Джеймс Уэбб разглядел воду, углекислый газ и, возможно, сероводород в атмосфере горячего юпитера HAT-P-1 b

Группа астрофизиков под руководством Резы Аштари из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса представила новые данные об атмосфере горячего юпитера HAT-P-1 b, полученные с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб. Ученые обнаружили в ней водяной пар и углекислый газ, а также нашли предварительные признаки сероводорода. Исследование принято к публикации в журнале The Astronomical Journal и проходит заключительное рецензирование.

Астрономы продолжают изучать атмосферы далеких планет, и с каждым новым инструментом их взгляд становится все более четким. На этот раз в центре внимания оказался горячий юпитер HAT-P-1 b. Эта планета немного крупнее Юпитера по диаметру, но заметно легче — ее плотность значительно ниже, чем у нашего газового гиганта. Она входит в состав двойной звездной системы: две звезды, похожие на Солнце, находятся друг от друга на огромном расстоянии, примерно 1550 астрономических единиц (это более чем в 30 раз дальше, чем от Солнца до Плутона). Сама же планета вращается вокруг одной из этих звезд по очень тесной орбите, совершая полный оборот всего за 4,5 земных дня.

Чтобы разглядеть химический состав ее атмосферы, ученые использовали инфракрасный спектрограф G395H на борту космического телескопа Джеймс Уэбб. Этот прибор чувствителен к длинам волн от 2,7 до 5,3 микрометра, именно в этом диапазоне проявляются сигнатуры многих важных молекул. Для надежности данные обрабатывались тремя разными методами, и все они дали одинаковый результат, что подтверждает достоверность измерений.

Самое яркое открытие — это уверенное обнаружение воды и углекислого газа. Водяной пар виден по характерному широкому провалу в спектре, а углекислый газ выдает себя четким пиком поглощения на длине волны 4,3 микрометра. Оба сигнала настолько сильны, что их случайное происхождение практически исключено. Впервые для этой планеты удалось настолько чисто разделить вклады разных молекул.

Кроме того, исследователи получили предварительные указания на присутствие сероводорода. Этот газ с характерным запахом тухлых яиц встречается в атмосферах планет нечасто, и его сигнал пока слаб, он требует перепроверки. Если он подтвердится, HAT-P-1 b войдет в число немногих миров, где сероводород удалось заметить напрямую.

Важно, что атмосфера планеты оказалась удивительно прозрачной. Облака и дымка если и присутствуют, то не мешают видеть молекулярные линии. Это позволило астрономам довольно точно оценить химический состав. Оказалось, что содержание тяжелых элементов (то есть всего, кроме водорода и гелия) примерно в 10 раз выше, чем на Солнце. При этом соотношение углерода к кислороду низкое, атмосфера богата кислородом, а не углеродом. Такая картина близка к химическому равновесию, а не к бурным неравновесным реакциям, которые иногда встречаются на других разогретых планетах.

Интересно, что HAT-P-1 b попадает в так называемый «коридор ясного неба» — температурный диапазон, где облака не глушат спектральные сигналы. Это делает его отличной моделью для сравнения с другими горячими юпитерами. Также планета не показывает заметной разницы между утренней и вечерней сторонами своего терминатора, в отличие от некоторых собратьев, у которых одна сторона заметно замутнена.

Впрочем, ученые призывают не торопиться с выводами о сероводороде. Его слабый сигнал может быть связан с инструментальными эффектами, поэтому необходимы дополнительные наблюдения. В будущем планируется уточнить его присутствие, а также более строго определить содержание углерода и кислорода.

В результате новые данные с телескопа Джеймс Уэбб позволили впервые составить цельную картину атмосферы горячего юпитера HAT-P-1 b от оптического до среднего инфракрасного диапазона. Астрономы надежно подтвердили наличие воды и углекислого газа, получили намеки на сероводород и выяснили, что атмосфера планеты богата тяжелыми элементами, бедна облаками и имеет кислородный химический состав. Благодаря своей прозрачности и четким спектральным линиям HAT-P-1 b становится важным эталоном для сравнительного изучения атмосфер горячих газовых гигантов и помогает понять, как формируются и эволюционируют такие далекие миры.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях