Астрономы объявили, что космический телескоп Джеймс Уэбб получил первые прямые изображения углекислого газа на планете за пределами нашей Солнечной системы. Полученные результаты свидетельствуют о возможностях телескопа в области прямой съемки и позволяют получить ценные сведения о том, как формируются планеты как в нашей Солнечной системе, так и во всей Вселенной. Работа опубликована в журнале The Astrophysical Journal.
Джеймс Уэбб видит четыре гигантские экзопланеты у близкой к нам звезды
Астрономы сообщили, что космический телескоп Джеймс Уэбб получил первые прямые изображения углекислого газа на планете за пределами нашей Солнечной системы. Полученные результаты свидетельствуют о возможностях телескопа в области прямой съемки и позволяют получить ценные сведения о том, как формируются планеты как в нашей Солнечной системе, так и во всей Вселенной.
Экзопланета (иллюстрация художника) вращается очень близко к своей звезде. Mark Garlick/Science Photo Library
За более чем 30 лет астрономы открыли более 5000 экзопланет, но подавляющее большинство планет астрономы никогда не видели. Ученые видели либо колебание родительской звезды, вызванное вращением планеты вокруг нее, либо слабое затемнение звезды, когда планета проходит по ее диску. Но увидеть саму планету очень трудно, особенно если планета находится близко в звезде, тогда планета просто тонет в блеске звезды. Но Джеймс Уэбб научился видеть такие планеты напрямую. И даже исследовать их атмосферу.
Последние наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) были сосредоточены на системе HR 8799, состоящей из четырех планет, вращающихся вокруг звезды-хозяина на расстоянии около 130 световых лет от Земли в созвездии Пегаса. Предыдущие наблюдения показали, что четыре из них массивнее Юпитера и вращаются по орбитам с периодами от десятилетий до столетий.
Новорожденная планетная система
Самый четкий взгляд в инфракрасном диапазоне на многопланетную систему HR 8799.
Эта система давно интересует астрономов, в основном из-за своей молодости — в возрасте всего 30 миллионов лет эти планеты все еще излучают тепло, оставшееся после их рождения. Это тепло (или инфракрасное излучение) JWST может наблюдать напрямую, чтобы выявить специфические газы и другие детали атмосферы.
Углекислый газ, обнаруженный на одной из планет, HR 8799 e, свидетельствует о наличии значительного количества тяжелых металлов в атмосфере планеты, что согласуется с ведущей теорией формирования планет «снизу вверх»: планеты постепенно собираются в течение миллионов лет из диска газа и пыли, вращающегося вокруг молодой звезды.
Но недавние исследования дали убедительные доказательства того, что планетообразующий материал вокруг молодой звезды может быстро разрушаться, превращаясь в массивную планету. Это говорит о том, что существует более чем один способ формирования планеты и этот процесс сложнее, чем считали астрономы. Выяснение того, какой процесс более распространен среди планет во Вселенной, может дать ученым подсказки для определения типов экзопланет, которые они обнаруживают в далеких планетных системах.
«Мы надеемся с помощью подобных исследований понять нашу собственную Солнечную систему, жизнь и нас самих в сравнении с другими экзопланетными системами», — говорит соавтор работы Уильям Балмер, астроном из Университета Джона Хопкинса в Мэриленде. — «Мы хотим сфотографировать другие солнечные системы и посмотреть, чем они похожи или отличаются от нашей. Тогда мы увидим насколько странной или наоборот самой обычной является наша Солнечная система».
Планеты, которые видит Уэбб
На этом графике представлен спектр одной из планет системы HR 8799, HR 8799 e, который показывает количество ближнего инфракрасного света, обнаруженного Уэббом на разных длинах волн.
Наблюдения JWST показали, что планеты HR 8799 содержат значительно большее количество тяжелых элементов, чем считалось ранее, что позволяет предположить, что они сформировались аналогично газовым гигантам нашей Солнечной системы — Юпитеру и Сатурну. JWST также обнаружил инфракрасное излучение, исходящее от самой внутренней планеты системы, названной HR 8799 e.
Эти результаты, подчеркивающие чувствительность телескопа к наблюдению тусклых планет, расположенных вблизи своих ярких звезд, имеют большое значение, поскольку очень немногие экзопланеты удалось увидеть напрямую. Это является особенно сложной задачей, поскольку планеты легко затмеваются их яркими звездами.
«Мы ждали 10 лет, чтобы подтвердить, что наши тонко настроенные телескопы позволят нам получить доступ и к внутренним планетам», — говорит Реми Суммер, который ранее руководил работой коронографа JWST. Этот прибор как раз и позволяет отфильтровать яркий свет звезды, чтобы увидеть слабое собственное свечение планеты. «Теперь результаты получены, и мы можем заниматься интересной наукой», — заключает Реми Суммер.