|
Первые прямые снимки углекислого газа на экзопланете
|
|
|
|
Космический телескоп Джеймса Уэбба сделал первые прямые снимки углекислого газа на планете за пределами Солнечной системы в HR 8799, многопланетной системе, находящейся на расстоянии 130 световых лет от нас, которая долгое время была ключевой целью исследований формирования планет.
|
|
|
|
Наблюдения дают убедительные доказательства того, что четыре планеты-гиганта системы сформировались во многом таким же образом, как Юпитер и Сатурн, путем постепенного формирования твердых ядер. Они также подтверждают, что Webb может не только определять состав атмосферы на основе измерений звездного света — он может непосредственно анализировать химический состав атмосфер экзопланет.
|
|
|
|
"Обнаружив эти характерные особенности углекислого газа, мы показали, что в атмосферах этих планет содержится значительная доля более тяжелых элементов, таких как углерод, кислород и железо. Учитывая то, что мы знаем о звезде, вокруг которой они вращаются, это, вероятно, указывает на то, что они образовались в результате аккреции ядра, что для планет, которые мы можем непосредственно наблюдать, является захватывающим выводом", - сказал Уильям Балмер, астрофизик из Университета Джона Хопкинса, руководивший работой.
|
|
|
|
Анализ наблюдений, который также включал систему 51 Эридана, расположенную на расстоянии 96 световых лет, опубликован в журнале Astrophysical Journal.
|
|
|
|
|
|
|
HR 8799 - молодая система, возраст которой составляет около 30 миллионов лет, что составляет лишь малую долю от 4,6 миллиардов лет нашей солнечной системы. Все еще горячие после своего бурного формирования, планеты HR 8799 излучают большое количество инфракрасного света, который дает ученым ценные данные о том, как их образование соотносится с образованием звезд или коричневых карликов.
|
|
|
|
Планеты-гиганты могут формироваться двумя способами: путем медленного формирования твердых ядер, притягивающих газ, как в нашей Солнечной системе, или путем быстрого коллапса из остывающего диска молодой звезды в массивные объекты. Знание того, какая модель более распространена, может дать ученым ключ к различению типов планет, которые они находят в других системах.
|
|
|
|
"Мы надеемся, что с помощью такого рода исследований мы сможем понять нашу собственную солнечную систему, жизнь и самих себя в сравнении с другими экзопланетными системами, чтобы мы могли контекстуализировать наше существование", - сказал Балмер. "Мы хотим сфотографировать другие солнечные системы и посмотреть, насколько они похожи или отличаются от нашей. Исходя из этого, мы можем попытаться понять, насколько странной на самом деле является наша солнечная система — или насколько нормальной".
|
|
|
|
Очень немногие экзопланеты были сфотографированы непосредственно, поскольку отдаленные планеты во много тысяч раз слабее своих звезд. Получая прямые изображения на определенных длинах волн, доступных только с помощью телескопа Webb, команда ученых прокладывает путь для более детальных наблюдений, чтобы определить, действительно ли объекты, которые они видят на орбите вокруг других звезд, являются планетами-гигантами или такими объектами, как коричневые карлики, которые формируются подобно звездам, но не накапливают достаточной массы для запуска ядерного синтеза.
|
|
|
|
"У нас есть и другие доказательства, которые указывают на то, что эти четыре планеты HR 8799 образовались с использованием восходящего подхода", - сказал Лоран Пуэйо, астроном из Научного института космического телескопа, который руководил работой.
|
|
|
|
"Насколько это характерно для планет с длительным периодом, которые мы можем непосредственно увидеть? Мы пока не знаем, но мы предлагаем дополнительные наблюдения Уэбба, основанные на нашей диагностике углекислого газа, чтобы ответить на этот вопрос".
|
|
|
|
Это достижение стало возможным благодаря коронографам Уэбба, которые блокируют свет от ярких звезд, как это происходит во время солнечного затмения, чтобы выявить скрытые миры. Это позволило команде искать инфракрасный свет на длинах волн, которые позволяют выявить специфические газы и другие детали атмосферы.
|
|
|
|
Ориентируясь на диапазон длин волн 3-5 микрометров, команда обнаружила, что четыре планеты HR 8799 содержат больше тяжелых элементов, чем считалось ранее, что является еще одним свидетельством того, что они сформировались таким же образом, как газовые гиганты нашей Солнечной системы.
|
|
|
|
Наблюдения также показали, что впервые в истории была обнаружена самая внутренняя планета, HR 8799 e, на длине волны 4,6 микрометра, а 51 Эридана b - на длине волны 4,1 микрометра, что продемонстрировало чувствительность Уэбба в наблюдении слабых планет вблизи ярких звезд.
|
|
|
|
В 2022 году один из ключевых методов наблюдения Уэбба косвенно выявил углекислый газ на другой экзопланете под названием WASP-39 b, проследив, как ее атмосфера изменяет свет звезды, когда она проходит перед своей звездой.
|
|
|
|
"Это то, что ученые делали для транзитных планет или изолированных коричневых карликов с момента запуска JWST", - сказал Пуэйо.
|
|
|
|
Реми Соуммер, который руководит лабораторией оптики в Научном институте космического телескопа и ранее руководил работой коронографа Webb, добавил: "Мы знали, что JWST может измерять цвета внешних планет с помощью систем прямого отображения. Мы ждали 10 лет, чтобы подтвердить, что наши тонко настроенные функции телескопа также позволят нам получить доступ к внутренним планетам.
|
|
|
|
"Теперь результаты получены, и мы можем заниматься интересными научными исследованиями с его помощью".
|
|
|
|
Команда надеется использовать коронографы Уэбба для анализа большего количества планет-гигантов и сравнения их состава с теоретическими моделями.
|
|
|
|
"Эти планеты-гиганты имеют довольно большое значение", - сказал Балмер.
|
|
|
|
"Если в вашей солнечной системе есть эти огромные планеты, действующие как шары для боулинга, они могут либо действительно разрушать, либо защищать, либо в некоторой степени делать и то, и другое вместе с планетами, подобными нашей, поэтому более глубокое понимание их формирования является важным шагом к пониманию формирования, выживания и обитаемости планет земного типа. планеты в будущем".
|
|
|
|
Источник
|
