Две группы ученых использовали космический телескоп Джеймса Вебба (JWST) в своем исследовании и сделали новаторские, первые в своем роде открытия на двух экзопланетах.
Первая команда для своего исследования использовала инструменты телескопа среднего инфракрасного диапазона MIRI и спектрографа ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec, чтобы наблюдать и охарактеризовать облака и молекулы в атмосфере экзопланеты, расположенной в 40 световых годах от Земли.
Вторая команда ученых также использовала MIRI для измерения температуры скалистой экзопланеты в звездной системе TRAPPIST-1, расположенной примерно в 40 световых годах от Земли. Команды определили температуру, измерив инфракрасный свет, излучаемый планетой. Это первый раз, когда любой свет, излучаемый скалистой экзопланетой, был обнаружен и измерен телескопом.
Последние наблюдения за экзопланетами продолжают демонстрировать настоящую мощность инфракрасного телескопа JWST. Лишь одного наблюдения Уэбба за экзопланетой было достаточно, чтобы команды смогли получить данные для многих атмосферных особенностей. Никакой другой телескоп не обнаружил столько экзопланетных особенностей во время одного наблюдения, как это сделал Уэбб во время этого единственного наблюдения.
Экзопланета VHS 1256b
Экзопланета под названием «VHS 1256b» расположена в плотно замкнутой двойной звездной системе. С орбитальным периодом примерно 10 000 лет планета вращается вокруг своих главных звезд на расстоянии, примерно в четыре раза превышающем расстояние между Плутоном и нашим Солнцем. Это сделало VHS 1256b фантастической мишенью для Вебба, поскольку свет, излучаемый экзопланетой, не будет смешиваться со светом, излучаемым звездами-хозяевами, то есть коронограф или широко используемый метод транзита не потребуется для сбора данных.
Удивительные характеристики VHS 1256b продолжают поражать, хотя всякий раз, когда планета совершает один оборот, ее густая атмосфера поднимается, смешивается и резко двигается – настолько, что интенсивные изменения яркости VHS 1256b, вызванные постоянными изменениями атмосферы, делают это наиболее изменчивым планетарным. ект из когда-либо открытых. В верхних слоях атмосферы экзопланеты кружат силикатные облака, сбивающиеся при жарких атмосферных температурах до 830 градусов Цельсия.
Более того, данные Вебба также указывают на наличие воды, метана, угарного и углекислого газа. Наблюдения команды под руководством Бриттани Майлз из Аризонского Университета представляют наибольшее количество молекул, которые когда-либо обнаруживали в экзопланетной атмосфере с помощью одного наблюдения.
Силикатные облака в атмосфере VHS 1256b могут оставаться на больших высотах из-за низкой гравитации планеты — в отличие от многих других коричневых карликовых экзопланет, обладающих более сильными силами тяжести. Вебб смог собрать данные об облаках из-за их высокой атмосферной высоты, и данные показали как большие, так и мелкие силикатные частицы в этих силикатных облаках, которые можно увидеть на спектре, созданном инструментами Вебба NIRSpec и MIRI.
В дополнение к силикатным облакам на большой высоте, бурная атмосфера VHS 1256b может быть вызвана возрастом планеты. Имея возраст всего 150 миллионов лет, VHS 1256b достаточно молода в астрономическом плане, то есть она, вероятно, все еще находится на поздних стадиях своего формирования и еще не начала охлаждаться до нормальной планетарной температуры.
Однако, несмотря на то, что эти открытия новаторские, это лишь первые выводы. Поскольку команда продолжает анализировать данные, они, возможно, найдут больше элементов или структур в атмосфере экзопланеты. Кроме того, данные были получены только по одному наблюдению экзопланеты. Предстоящие наблюдения за VHS 1256b могут раскрыть еще больше о его летучей атмосфере и экстремальных характеристиках.
Экзопланета TRAPPIST-1b
Вторая группа международных ученых использовала инструмент MIRI телескопа JWST для измерения температуры каменной экзопланеты, расположенной примерно в 40 световых годах от Земли. Планета под названием TRAPPIST-1b является частью известной системы TRAPPIST-1 — совокупности семи скалистых экзопланет, вращающихся вокруг красной карликовой звезды.
Хотя звездные системы скалистых экзопланет не редкость, экзопланеты системы TRAPPIST-1 представляют особый интерес для ученых из-за их сходства по размеру и массе с внутренними скалистыми планетами нашей Солнечной системы. Интересно, что орбиты всех семи экзопланет могут поместиться в орбиту Меркурия, но, учитывая небольшой размер их звезды, энергия, получаемая некоторыми планетами, сравнима с энергией, получаемой Землей от Солнца.
TRAPPIST-1b, внутренняя планета системы TRAPPIST-1, вращается на орбитальном расстоянии примерно в одну сотую от Земли, получая почти в четыре раза больше энергии, чем Земля получает от нашего Солнца. Учитывая близость планеты к своей главной звезде, она не находится в зоне обитания TRAPPIST-1. Тем не менее, любая информация, собранная на планете, окажется полезна ученым, пытающимся охарактеризовать экзопланеты-собратья и эволюцию TRAPPIST-1 и других систем красных карликов.
Ученые произвели измерение температуры, исследуя тепловое излучение или тепловую энергию, излучаемую планетой, от TRAPPIST-1b. Планеты излучают тепло в форме инфракрасного света, и благодаря невероятной чувствительности Вебба к инфракрасному свету измерение тепловых характеристик TRAPPIST-1b обязательно дало поразительные результаты.
Команда обнаружила, что дневная температура TRAPPIST-1b составляет около 500 Кельвинов, или 227 градусов Цельсия, что свидетельствует о том, что планета может не иметь атмосферы. Предыдущие наблюдения с помощью космического телескопа Hubble NASA и инфракрасного космического телескопа Spitzer не выявили доказательств существования атмосферы вокруг экзопланеты. Однако наблюдений было недостаточно, чтобы полностью исключить возможность существования вокруг планеты плотной атмосферы.
Вебб собрал данные, использованные для измерения температуры, выполнив технику, которая называется фотометрией вторичного затемнения. Используя эту технику, MIRI измерял изменение яркости всей системы TRAPPIST-1, когда планета следовала за звездой. Общее изменение яркости между звездой и планетой составляет менее 0,1%, еще раз подчеркивая огромную мощность и точность веб- и его набора инструментов мирового класса.
Измерение температуры знаменует собой первый случай, когда любой свет, излучаемый скалистой экзопланетой, был непосредственно обнаружен и измерен телескопом. Более того, данные о температуре дают ученым ценную информацию о системах красных карликов и характеристиках вращающихся вокруг них экзопланет.
