Телескоп Джеймс Уэбб впервые заглянул в атмосферу теплого экзо-Юпитера

Астрономы под руководством Университета штата Пенсильвания и Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST) детально проанализировали атмосферу гигантской экзопланеты. Исследователи обнаружили, что планета TOI-199b, сопоставимая по размерам с Сатурном, обладает атмосферой, богатой метаном, а также содержащей аммиак и углекислый газ. Полные результаты этого исследования были опубликованы в журнале The Astronomical Journal.

Новое исследование, проведенное с использованием JWST, представляет собой важный шаг в изучении планет за пределами Солнечной системы, поскольку фокус внимания сместился с крайне горячих или ледяных миров на более умеренные.

Планета TOI-199b, расположенная на расстоянии более 330 световых лет от Земли, обращается вокруг своей звезды примерно за сто дней. Ее главная особенность заключается в температуре: около 80 градусов Цельсия. Для сравнения, это сопоставимо с рекордной жарой на Земле или температурой нагретой приборной панели автомобиля под солнцем, что разительно отличается от пылающих тысяч градусов на горячих экзо-Юпитерах или лютого мороза на наших газовых гигантах Юпитере и Сатурне.

В отличие от распространенных экзопланет класса «горячих Юпитеров», которые находятся в опасной близости к своим звездам, или от холодных далеких миров Солнечной системы, TOI-199b представляет собой редкий тип — умеренную гигантскую планету. И именно она стала первой среди подобных, чью атмосферу удалось детально изучить с помощью спектроскопии пропускания.

Метод заключается в том, что ученые анализируют свет звезды, проходящий сквозь верхние слои атмосферы планеты во время транзита, когда планета оказывается точно между своей звездой и телескопом. Аппаратура JWST разлагает этот свет на спектры, выявляя характерные «отпечатки» поглощения, которые оставляют различные молекулы.

Общее время наблюдений за звездой составило около 20 часов, при этом сам транзит TOI-199b длился примерно семь часов — значительно дольше, чем у большинства горячих Юпитеров. Сравнив спектр во время транзита с базовым спектром звезды, исследователи обнаружили, что атмосфера планеты активно поглощает свет на длинах волн, соответствующих метану. Кроме того, в ней были идентифицированы признаки аммиака и углекислого газа. Эти находки совпадают с существующими теоретическими моделями, которые предсказывали наличие метана в атмосферах подобных планет.

Руководитель исследовательской группы Реню Ху подчеркнул, что главная ценность изучения экзопланет состоит в возможности увидеть те типы миров, которых нет в нашей Солнечной системе. Это позволяет уточнить общие теории формирования и эволюции планетных систем.

Полученные данные о составе атмосферы TOI-199b помогут астрономам лучше понять механизмы, по которым формируются и развиваются атмосферы не только у далеких гигантов, но и у Земли. Теперь ученые намерены продолжить наблюдения, чтобы выяснить, является ли эта планета уникальной или же у всех умеренных гигантов существуют общие характеристики.

Таким образом, работа астрономов не только подтвердила теоретические предположения о химическом составе умеренных газовых гигантов, но и открыла новое направление для будущих наблюдений. Успешный анализ атмосферы TOI-199b с помощью телескопа Джеймс Уэбб доказывает, что у науки есть инструменты и методы для систематического изучения этого класса планет, что в перспективе приведет к пересмотру моделей формирования планетных систем и более глубокому пониманию эволюции земной атмосферы.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях