Таємниці молодих екзопланет, які сформувались в епоху динозаврів

Як планети формуються та еволюціонують залишається однією з найбільших загадок астрономії, навіть попри виявлення понад 6000 екзопланет. Саме цю таємницю намагається розгадати програма KRONOS — спільний проєкт Мічиганського університету, Університету штату Аризона та Національної лабораторії Лоуренса Лівермора.

Дослідники отримали 154 години спостережного часу на космічному телескопі James Webb Space Telescope (JWST) для детального вивчення семи молодих екзопланет. Ці небесні тіла сформувалися приблизно в той самий період, коли на Землі жили динозаври, що робить їх унікальними об'єктами для дослідження ранніх стадій планетної еволюції.

Вивчення молодих екзопланет становить значний виклик для науковців через їхні слабкі сигнали та складні атмосферні композиції. Проте саме в цьому полягає їхня цінність — аналіз таких світів дозволяє зрозуміти процеси, що відбуваються на початкових етапах формування планет.

Методологія досліджень ґрунтується на спостереженні за транзитом — проходженням планети перед своєю зіркою. Під час цього процесу частина зоряного світла фільтрується через атмосферу планети. Молекули води, вуглекислого газу та метану поглинають специфічні довжини хвиль, створюючи характерний спектральний відбиток, який розкриває хімічний склад атмосфери.

«Аналізуючи ці сигнали на різних довжинах хвиль, ми можемо визначити, які гази присутні в атмосфері та як вони змінюються з часом», — пояснюють науковці проєкту.

Для інтерпретації отриманих даних команда KRONOS використовує потужні обчислювальні ресурси — проєкту надано 22 мільйони годин на суперкомп'ютерах Національної лабораторії Лоуренса Лівермора. Ці фізичні моделі дозволяють дослідникам вивчати взаємодію між температурою, тиском та хімічними реакціями в атмосферах екзопланет з безпрецедентною точністю.

Пітер МакГілл, головний дослідник проєкту в LLNL, зазначає: «Спроба уніфіковано змоделювати таку велику вибірку планет — від розжарених світів, масивніших за Юпітер, до помірних і малих планет земної маси — ще не здійснювалася».

Амбіції проєкту виходять далеко за межі початкових семи планет. Команда планує створити атмосферні моделі для всіх 70 екзопланет, спостережених JWST на сьогодні, що значно розширить наше розуміння різноманіття планетних світів.

Результати цих досліджень можуть також допомогти визначити, чи зможуть деякі з цих молодих планет колись підтримувати життя, відкриваючи нову еру у вивченні екзопланет та пошуку потенційно придатних для життя світів за межами нашої Сонячної системи.