Телескоп Webb виявив унікальну атмосферу екзопланети TOI-421 b

Космічний телескоп James Webb здійснив важливе відкриття, досліджуючи екзопланету типу суб-нептун TOI-421 b, що дозволило науковцям краще зрозуміти природу цих загадкових небесних тіл. Суб-нептуни, хоча й не обертаються навколо нашого Сонця, є найпоширенішим типом екзопланет, виявлених у нашій галактиці.

Елізабет Кемптон з Університету Меріленду, головна дослідниця проєкту, зазначає: «Я чекала появи телескопа Webb протягом усієї своєї кар'єри, щоб ми могли змістовно охарактеризувати атмосфери цих менших планет. Вивчаючи їхні атмосфери, ми краще розуміємо, як формувалися та еволюціонували суб-нептуни, і частково розуміємо, чому їх немає в нашій Сонячній системі».

Існування суб-нептунів було несподіванкою до того, як їх виявив космічний телескоп Kepler минулого десятиліття. Ці планети в кілька разів більші за Землю, але значно менші за газові гіганти та зазвичай холодніші за гарячі юпітери, що робить їх складнішими для спостереження.

До появи Webb науковці мали обмежену інформацію про ці небесні тіла. Більшість суб-нептунів демонстрували пласті або безособові спектри пропускання, що вказувало на наявність щільних хмар або імли в їхніх атмосферах.

TOI-421 b привернула увагу дослідників через її температуру — близько 727 градусів Цельсія, що значно перевищує поріг у 577 градусів, нижче якого зазвичай утворюється імла. Науковці припустили, що за такої температури метан не повинен бути присутнім, а отже, імла не повинна утворюватися.

Браян Девенпорт, аспірант Університету Меріленду, який провів основний аналіз даних, повідомив: «Ми побачили спектральні особливості, які ми приписуємо різним газам, і це дозволило нам визначити склад атмосфери. Тоді як у багатьох інших суб-нептунів, які спостерігалися раніше, ми знаємо, що їхні атмосфери з чогось складаються, але вони блокуються імлою».

Дослідницька група виявила в атмосфері планети водяну пару, а також можливі сліди чадного газу та діоксиду сірки. Примітно, що метан і вуглекислий газ не були виявлені. З даних також можна зробити висновок про наявність значної кількості водню в атмосфері TOI-421 b.

Несподіванкою для дослідників стала легка воднева атмосфера. «Ми нещодавно звикли до думки, що перші кілька суб-нептунів, спостережених Webb, мали атмосфери з важких молекул, тому це стало нашим очікуванням, а потім ми виявили протилежне», — пояснила Кемптон.

Цікаво, що домінування водню в атмосфері імітує склад материнської зорі TOI-421 b. За словами Кемптон, якби взяти той самий газ, з якого утворилася материнська зоря, помістити його в атмосферу планети та охолодити до температури цієї планети, отримали б таку ж комбінацію газів. Цей процес більше нагадує формування газових гігантів у нашій Сонячній системі і відрізняється від інших суб-нептунів, досі спостережених за допомогою Webb.

TOI-421 b вирізняється не лише вищою температурою порівняно з іншими дослідженими суб-нептунами, але й тим, що обертається навколо зорі, подібної до Сонця. Більшість інших спостережених суб-нептунів обертаються навколо менших, холодніших зір, відомих як червоні карлики.

Науковці прагнуть дослідити більше гарячих суб-нептунів, щоб визначити, чи є TOI-421 b унікальним випадком, чи це частина ширшої тенденції. Вони сподіваються отримати додаткові відомості про формування та еволюцію цих поширених екзопланет.

«Ми відкрили новий спосіб вивчення суб-нептунів», — зазначив Девенпорт. «Ці високотемпературні планети піддаються характеризації. Тому, досліджуючи суб-нептуни такої температури, ми, можливо, швидше зможемо дізнатися більше про ці планети».

Результати дослідження були опубліковані 5 травня в журналі Astrophysical Journal Letters. Космічний телескоп James Webb, який є провідною космічною науковою обсерваторією світу, продовжує розкривати таємниці нашої Сонячної системи та досліджувати далекі світи навколо інших зір, вивчаючи загадкові структури та походження нашого Всесвіту.