|
Протопланетный объект с бедной металлами атмосферой
|
|
|
|
Астрономы охарактеризовали атмосферу молодой (20 миллионов лет) транзитной экзопланеты и обнаружили, что она необычайно прозрачная и "пухлая". Проанализировав особенности атмосферы планеты, они смогли точно измерить массу планеты, превзойдя традиционные динамические методы, такие как лучевая скорость, которые плохо работают с такими активными молодыми звездами. Они обнаружили, что V1298 Tau b является протосуб-Нептуном, все еще горячим и раздутым из-за своего недавнего образования.
|
|
|
|
Команда, возглавляемая Согатой Баратом (Массачусетский технологический институт, Массачусетс, США) и его научным руководителем, доктором философии Жан-Мишелем Дезертом (Калифорнийский университет, Нидерланды), использовала космический телескоп Джеймса Уэбба для изучения очень молодой планеты, и их результаты приняты для публикации в Astrophysical Journal и в настоящее время доступны на сервере препринтов arXiv..
|
|
|
|
Возраст V1298 Tau b составляет всего от 10 до 30 миллионов лет, и атмосфера в нем необычайно прозрачная и насыщенная. Астрономы обнаружили сильные сигналы поглощения от таких молекул, как водяной пар, метан, диоксид углерода, монооксид углерода, и даже намеки на сложные фотохимические процессы, такие как предварительное обнаружение диоксида серы (SO2) и карбонилсульфида (OCS).
|
|
|
|
|
|
|
Бедные металлами
|
|
|
|
Несмотря на богатый спектр, атмосфера на удивление бедна металлами - примерно в 100 раз меньше, чем у зрелых субнептуновых объектов, — что позволяет предположить, что она все еще развивается и со временем может стать более богатой металлами. Еще одним сюрпризом является тот факт, что на планете содержится в 100 раз меньше метана, чем ожидалось, что может быть результатом экстремального внутреннего нагрева и сильного вертикального перемешивания в атмосфере.
|
|
|
|
Такие высокие внутренние температуры не согласуются со стандартными моделями термической эволюции планет размером меньше Нептуна, что ставит под сомнение современное понимание их формирования и ранней эволюции. Эти результаты являются важным стимулом для дальнейших исследований молодых планетарных атмосфер с целью изучения того, как меняется их состав с течением времени.
|
|
|
|
Атмосфера V1298 Tau b, вероятно, не очень хорошо перемешана и может иметь градиенты металличности, подобные тем, которые наблюдаются у гигантов Солнечной системы. Это, естественно, может объяснить как низкую наблюдаемую металличность, так и высокую внутреннюю температуру, что согласует результаты наблюдений с существующими моделями формирования и эволюции.
|
|
Суб-Нептуны
|
|
|
|
Барат говорит: "Мы обнаружили, что у V1298 Tau b гораздо более чистая атмосфера с низким содержанием металлов и более жаркая внутренняя часть, чем то, что было обнаружено ранее при наблюдении субнептуновых объектов. Это говорит о том, что эволюционные процессы все еще продолжаются и потенциально с возрастом изменят состав атмосферы этой планеты".
|
|
|
|
Барат продолжает: "Наблюдения JWST были необходимы для точного определения массы и состава атмосферы, поскольку это дало нам доступ к многочисленным характеристикам молекулярного поглощения (H2O, CH4, SO2, CO2, CO2 СО2) в ближнем инфракрасном диапазоне".
|
|
Еще молекулы
|
|
|
|
Основываясь на предыдущих наблюдениях "Хаббла", команда надеялась увидеть водяной пар в атмосфере планеты и, возможно, метан. Но с помощью JWST они смогли измерить содержание не только этих двух молекул, но и других углеродсодержащих молекул (CO и CO2), а также фотохимических продуктов, таких как SO2 и OCS. Дезерт говорит: "Когда было написано это предложение, ни одна из этих молекул, за исключением воды, не была достоверно обнаружена с помощью космической спектроскопии низкого разрешения".
|
|
|
|
"В целом, эти результаты бросают вызов нашему пониманию того, как формируются и эволюционируют субнептуновые планеты. Мы показали, что на самых ранних стадиях своего развития эти планеты обладают атмосферами, которые значительно отличаются от атмосфер их зрелых аналогов возрастом в миллиарды лет", - заключает Дезерт.
|
|
|
|
После получения результатов по V1298 Tau b команда в настоящее время (в качестве соисследователей) является частью большой программы JWST Cycle 3, в рамках которой будут изучены семь молодых транзитных планет возрастом от 20 до 200 миллионов лет, чтобы увидеть, как меняется состав атмосферы с возрастом.
|
|
|
|
Источник
|
