Космический телескоп "Джеймс Уэбб" (JWST) собрал самую подробную на сегодняшний день информацию о планете, находящейся вне Солнечной системы.
Так планета под названием WASP-39b стала самой изученной планетой, если не считать восемь планет нашей Солнечной системы. А она, к слову, находится в более чем 700 световых годах от Земли!
Наблюдения за планетой выявили нетипичный облачный покров и интригующую химическую реакцию в её атмосфере, а также дали подсказки о том, как могла сформироваться необычная экзопланета.
WASP-39b — это горячий юпитер. Масса газового гиганта составляет около одной трети массы Юпитера, по составу же планета больше похожа на Сатурн.
WASP-39b совершает оборот вокруг своей звезды всего за четыре земных дня и находится в восемь раз ближе к ней, чем Меркурий к Солнцу. Это делает WASP-39b невероятно горячей планетой — температура на её поверхности может достигать отметки 900 градусов по Цельсию.
Это же делает планету непригодной для жизни, какой мы её знаем. Но огромное количество света столь близкой звезды, прошедшего сквозь атмосферу WASP-39b, сделало эту экзопланету идеальной целью для наблюдения JWST.
"Уэбб" наблюдал за планетой более 40 часов в июле 2022 года. Первые результаты этих наблюдений стали астрономической сенсацией — они впервые показали наличие углекислого газа в атмосфере экзопланеты.
Удивительная химия газового гиганта
С помощью трёх инструментов на борту JWST, учёные уловили и изучили свет звезды WASP-39, прошедший сквозь атмосферу планеты. Этот метод исследования известен как инфракрасная спектроскопия.
Разные вещества по-разному взаимодействуют с инфракрасным излучением, которое так хорошо "видит" JWST.
Этот факт позволил команде из более чем 300 астрономов обнаружить в атмосфере WASP-39b, помимо углекислого газа, воду, окись углерода (угарный газ), натрий, калий и многие другие химические элементs. По составу планета оказалась похожа на Сатурн, хотя характерных для него колец исследователи пока не обнаружили.
Учёные также были удивлены, обнаружив в атмосфере WASP-39b диоксид серы. Его присутствие предполагает, что в атмосфере происходит фотохимическая реакция, подобная той, что приводит к образованию озона в атмосфере Земли под воздействием солнечных лучей.
В случае с WASP-39b свет её звезды, немного меньшей по размеру, чем Солнце, расщепляет воду в её атмосфере на водород и гидроксид-ионы. Сероводород, который также присутствует в атмосфере экзопланеты, затем вступает в реакции с этими продуктами расщепления воды, образуя в итоге диоксид серы (SO2).
До сих пор исследователи могли изучать фотохимию только в пределах Солнечной системы. Теперь мощные инструменты "Уэбба" дают астрономам доступ к совершенно иным физическим условиям других планет.
Подвижная планета
Также учёные обнаружили относительно низкое соотношение углерода и кислорода в атмосфере WASP-39b. Это может говорить о том, что на планете ранее было много замёрзшей воды. А это, в свою очередь, значит, что когда-то она находилась гораздо дальше от своей звезды, чем сегодня.
Такой вероятной миграцией в далёком прошлом астрономы объясняют близость горячих юпитеров к своим звёздам.
Неясным остаётся то, был процесс этой миграции медленным или стремительным. Он мог занять десятки миллионов лет, а мог произойти в разы быстрее, если планета испытала гравитационный "толчок" другой планеты или звезды.
Изучение состава WASP-39b должно помочь астрономам определить, что привело планету в движение на самом деле.
Наблюдения также показывают, что планета находится в приливном захвате своей звезды: она всегда повёрнута к ней одной стороной. Из-за этого на половине планеты вечный и крайне жаркий день, а на другой половине — вечная ночь.
Также исследователи отметили необычный облачный покров планеты. Она лишь на 60% покрыта облаками, чего астрономы никогда раньше не наблюдали на экзопланетах.
Возможно, эта особенность связана с тем, что облака испаряются, достигая более жаркой дневной стороны, и конденсируются, оказываясь в ледяной прохладе ночи.
Эталон для будущих исследований
С помощью "Уэбба" астрономы сейчас наблюдают около 70 экзопланет. По словам авторов нового исследования, WASP-39b служит "эталоном" для этих наблюдений.
Заветная цель, ради которой исследователи и анализируют состав атмосферы экзопланет — поиск прямых признаков жизни. Этого уже не ждут от данных о WASP-39b, слишком уж она горячая, но для каменистых планет следы таких молекул, как метан, могут быть признаком наличия инопланетной жизни.
"Уэбб" также продолжает сбор информации о планетной системе TRAPPIST-1, три планеты которой находятся в зоне обитаемости своего солнца.
Исследование было изложено в пяти научных статьях (1, 2, 3, 4, 5), которые пока выпущены в виде приепринтов, но готовятся к публикации в журнале Nature.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
