«Джеймс Уэбб» обнаружил метан в атмосфере экзопланеты
Космический телескоп James Webb наблюдал экзопланету WASP-80 b во время ее прохождения перед и позади звезды-хозяина и обнаружил спектры, свидетельствующие о наличии атмосферы, содержащей газообразный метан и водяной пар. Если водяной пар был обнаружен более чем на десятке планет, то метан — молекула, в изобилии присутствующая в атмосферах Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна в нашей Солнечной системе, — до недавнего времени оставался неуловимым в атмосферах транзитных экзопланет при исследовании с помощью космической спектроскопии.
Температура на экзопланете WASP-80 b превышает 500 градусов по Цельсию. Такие планеты ученые называют «теплыми юпитерами». Это планеты, которые по размеру и массе похожи на Юпитер в нашей Солнечной системе, но имеют температуру, промежуточную между температурой горячих юпитеров — более 1000 градусов по Цельсию, и холодных юпитеров, таких как наш , температура которого составляет около -150 градусов по Цельсию.
Как астрономы определяют состав атмосферы экзопланеты
WASP-80 b обращается вокруг своей красной карликовой звезды раз в три дня и находится на расстоянии 163 световых лет от нас в созвездии Аквилы. Поскольку планета находится так близко к своей звезде и обе они так далеки от нас, мы не можем увидеть планету напрямую даже с помощью самых современных телескопов, таких как Джеймс Уэбб. Вместо этого исследователи изучают комбинированный свет от звезды и планеты с помощью транзитного метода (который был использован для открытия большинства известных экзопланет) и метода затмений.
Используя транзитный метод, астрономы наблюдали как планета двигалась между нами и своей звездой. В результате свет звезды немного тускнел. Это похоже на то, как если бы кто-то прошел перед лампой.
В это время тонкое кольцо атмосферы планеты на границе между днем и ночью освещается звездой. Когда молекулы атмосферы планеты поглощают свет определенной длины волны, атмосфера на этих длинах волн выглядит более плотной и блокирует больше света звезды, вызывая более глубокое затемнение по сравнению с другими длинами волн, при которых атмосфера кажется прозрачной. Этот метод помогает понять, из чего состоит атмосфера планеты.
Когда планета уходила за свою звезду астрономы использовали метод затмений. Это вызвало еще один небольшой провал в общем количестве получаемого света, потому что разогретая планета тоже излучает, а когда ее закрывает звезда этого излучения нет.
Непосредственно перед затмением и после него горячая дневная сторона планеты направлена в нашу сторону, и, измерив провал в освещенности во время затмения, ученые смогли измерить инфракрасное излучение, испускаемое планетой. В спектрах затмений поглощение молекулами в атмосфере планеты обычно проявляется в виде уменьшения излучения планеты на определенных длинах волн. Кроме того, поскольку планета намного меньше и холоднее звезды-хозяина, глубина затмения намного меньше, чем глубина транзита.
Водяной пар и метан
Астрономы надеются, что «Джеймс Уэбб» поможет наблюдать и другие углеродные соединение в атмосфере планеты. Не только метан (CH4), но и углекислый газ (CO2).
Хотя WASP-80 b это и «теплый юпитер», для жизни планета все-таки слишком горячая. Но возможность анализировать состав атмосфер экзопланет вдохновляет астрономов. Чувствительность телескопов постоянно растет, и можно рассчитывать на наблюдение атмосфер не только экзопланет близких к своим звездам, но и экзопланет, расположенных в зоне обитания.