Астрономи, що працюють з космічним телескопом James Webb, вперше отримали найпереконливіші докази існування щільної атмосфери навколо кам'яної екзопланети — і це відкриття змінює уявлення про те, як можуть виглядати світи, що знаходяться буквально на кроці від своєї зірки.
Об'єкт дослідження — TOI-561 b, ультрагаряча супер-Земля, яка обертається навколо своєї зірки менш ніж за 11 годин. Планета знаходиться настільки близько — менше мільйона миль від світила — що її денна сторона назавжди повернута до зірки та вкрита глобальним океаном магми.
При цьому TOI-561 b дивує вчених своєю низькою щільністю: вона менша, ніж очікувалося для об'єкта з «землеподібною» структурою. Дослідники припустили, що планета могла сформуватися в давній, бідній на залізо частині Чумацького Шляху — і що її склад зовсім не схожий на той, що зустрічається у нашій Сонячній системі. Але лише екзотична мінералогія не пояснює спостережень.
Ілюстрація: NASA, ESA, CSA, Ralph Crawford (STScI)
Команда використала спектрограф NIRSpec телескопа Webb, щоб виміряти температуру денної сторони, спостерігаючи за падінням яскравості системи, коли планета ховається за зіркою. Якби TOI-561 b була чистим «голим» каменем без атмосфери, її поверхня нагрівалася б до ≈2700 °C. Однак дані показали температуру близько 1800 °C — все ще пекельна спека, але значно нижче очікуваного.
Таке охолодження можливе лише в одному випадку: планету оточує товста, багата леткими речовинами атмосфера, здатна переносити тепло з денної сторони на нічну. Вона може включати водяну пару, пари силікатів та навіть хмари, здатні відбивати частину світла зірки.
Вчені припускають, що між атмосферою та магмовим океаном існує динамічна рівновага: гази піднімаються з розплавленої мантії, а потім частково поглинаються назад. Це робить TOI-561 b своєрідним «вологим вогняним кулем» — унікальним світом, де лава та атмосфера постійно обмінюються речовиною.
Ці результати отримані в рамках програми Webb General Observers 3860, яка включала 37 годин безперервних спостережень — майже чотири повні орбіти планети. Зараз команда аналізує повний набір даних, щоб побудувати карту температур по всьому світу та краще зрозуміти склад його атмосфери.
Відкриття TOI-561 b показує: навіть невеликі кам'яні планети, що знаходяться в екстремальних умовах, здатні зберігати щільну атмосферу — всупереч очікуванням. І Webb тільки починає розкривати таємниці таких дивовижних світів.
