|
Впервые однозначно обнаружен углекислый газ в атмосфере экзопланеты
|
|
|
|
Астрономы впервые нашли однозначные доказательства присутствия углекислого газа в атмосфере экзопланеты (планеты за пределами нашей Солнечной системы). Открытие, принятое к публикации в журнале Nature и размещенное в сети 25 августа, демонстрирует способность космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) проводить беспрецедентные наблюдения атмосфер экзопланет. Натали Баталья, профессор астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Санта-Круз, возглавляет группу астрономов, которые сделали обнаружение, используя JWST для наблюдения за планетой с массой Сатурна под названием WASP-39b, которая вращается очень близко к солнцеподобной звезде, около 700 световых единиц. лет от Земли.
|
|
|
|
«Предыдущие наблюдения этой планеты с помощью Хаббла и Спитцера дали нам дразнящие намеки на то, что углекислый газ может присутствовать», — сказал Баталья. «Данные JWST показали явную особенность углекислого газа, которая была настолько заметной, что практически кричала на нас». Углекислый газ является важным компонентом атмосфер планет в нашей Солнечной системе, обнаруженным на скалистых планетах, таких как Марс и Венера, а также на газовых гигантах, таких как Юпитер и Сатурн. Для исследователей экзопланет это важно как как газ, который они, вероятно, смогут обнаружить на малых каменистых планетах, так и как показатель общего содержания тяжелых элементов в атмосферах планет-гигантов.
|
|
|
«Углекислый газ на самом деле является очень чувствительным мерным стержнем — лучшим из тех, что у нас есть — для тяжелых элементов в атмосферах гигантских планет, поэтому тот факт, что мы можем видеть его так ясно, действительно здорово», — сказал соавтор Джонатан Фортни, профессор астрономии и астрофизики. в UCSC и директор Лаборатории Других Миров. По словам Фортни, звезды и газовые планеты-гиганты состоят в основном из самых легких элементов, водорода и гелия, но обилие более тяжелых элементов — то, что астрономы называют «металличностью» — является решающим фактором в формировании планет.
|
|
|
|
«Возможность определить количество тяжелых элементов на планете имеет решающее значение для понимания того, как она сформировалась, и мы сможем использовать эту линейку для измерения углекислого газа для целой группы экзопланет, чтобы получить всестороннее представление о составе гигантских планет. ," он сказал. Команда Батальи наблюдала за WASP-39b в рамках программы JWST Early Release Science для изучения транзитных экзопланет. Транзитная планета проходит перед своей звездой, если смотреть с Земли, что позволяет астрономам анализировать звездный свет, проходящий через атмосферу планеты, где газы, такие как углекислый газ, поглощают определенные длины волн света.
|
|
|
|
Используя спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) на JWST, команда получила «спектр передачи» с высоким разрешением, показывающий свет, прошедший через атмосферу WASP-39b, разделенный на составляющие его длины волн. Баталья сказал, что данные дали «прекрасные кривые блеска» и показали, что прибор NIRSpec превосходит ожидания для спектроскопии пропускания. Это служит хорошим предзнаменованием для наблюдения за небольшими каменистыми планетами, которые, как ожидается, будут содержать углекислый газ в своих атмосферах (когда у них есть атмосферы), но не будут давать такой сильный сигнал, как планета-гигант, такая как WASP-39b.
|
|
|
|
«Это обнаружение послужит полезным эталоном того, что мы можем сделать для обнаружения углекислого газа на планетах земной группы в будущем», — сказал Баталья. «Это наиболее вероятный атмосферный газ, который мы обнаружим с помощью JWST в атмосферах экзопланет земного размера». Помимо углекислого газа исследователи обнаружили еще одну интересную особенность в спектре WASP-39b, которую они еще не идентифицировали. «Пока это загадочная функция», — сказал Баталья. «В этой статье мы сосредоточились на узком диапазоне инфракрасных цветов — это только предварительный просмотр функций, которые мы ожидаем увидеть в полном спектре».
|
|
|
|
Фортни отметил, что WASP-39b по составу похож на Сатурн. Металличность Сатурна в 10 раз больше, чем у Солнца, и WASP-39b также, по-видимому, обогащен тяжелыми элементами примерно в 10 раз по сравнению с Солнцем. «Это очень интересно, и мы хотели бы знать, все ли планеты с массой Сатурна имеют одинаковую металличность», — сказал он. «Было интересно увидеть это в другой системе, потому что мы не знали, чего ожидать, когда перейдем от планет нашей Солнечной системы к атмосферам экзопланет». Расположенный в созвездии Девы, WASP-39b более чем в 20 раз ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу. Хотя его масса примерно такая же, как у Сатурна, он менее плотный и примерно на 50 процентов больше, вероятно, из-за нагрева от близкого расположения к своей родительской звезде. Предыдущие наблюдения показали, что у него относительно чистое небо, что делает его хорошей целью для спектроскопии пропускания.
|
|
|
|
Когда в июле были опубликованы первые данные JWST, исследователи экзопланет UCSC принимали 45 приглашенных астрономов для ежегодной летней программы экзопланет Лаборатории других миров. «Мы все столпились вокруг ноутбука, впервые взглянув на спектр и восхищаясь им», — сказал Баталья. «Это потрясающее, почти эйфорическое чувство — впервые увидеть что-то такое, чего до этого не видел ни один другой человек — в этом вся наука».
|
|
|
|
Источник
|
