Джеймс Вебб, сучасний космічний телескоп NASA, надає нам чіткіше зображення планет, що знаходяться далеко за межами нашої Сонячної системи, та дозволяє детальніше вивчити їхні атмосфери.
Цього тижня астрономи оголосили, що знайшли докази існування хімічних реакцій в атмосфері екзопланети WASP-39b, що знаходиться на відстані 700 світлових років від Землі. Дослідники за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба створили детальний хімічний портрет газів, що обертаються навколо неї.
Ця “пухка планета” або “гарячий сатурн” (клас планет, газових гігантів, щільність яких нижче 0,5 г/см³) обертається дуже близько до своєї головної зірки, тобто має високі температури до 900°C. Її маса складає приблизно чверть від маси Юпітера (1,8986× 1027 кг 318 мас Землі), але вона у 1,3 раза більша за нього.
Попередню інформацію про WASP-39b публікували цього літа, коли Джеймс Вебб виявив вуглекислий газ в її атмосфері — це вперше такий газ виявили на планеті за межами нашої Сонячної системи. Нині детальніша картина його атмосфери розглянута в серії статей, опублікованих нещодавно на arXiv. Дослідники використовували три інструменти Вебба — NIRSpec, NIRCam і NIRISS, щоб зібрати спектроскопічну інформацію про атмосферу планети.
“Ми спостерігали за екзопланетою за допомогою кількох інструментів, які разом охоплюють широкий спектр інфрачервоного випромінювання та масу хімічних відбитків, недоступних до запуску Джеймса Вебба”, — коментує одна із дослідників, Наталі Баталья з Каліфорнійського університету в Санта-Крус.
За останнє десятиліття астрономи виявили безліч планет за межами нашої Сонячної системи. На сьогодні підтверджено понад 5000 екзопланет і зараз постає завдання вивчити їх детальніше. Це стосується не лише розміру або маси екзопланет, а й вивчення їхньої атмосфери. Інструменти Вебба дають змогу побачити ці далекі атмосфери детальніше, ніж будь-коли раніше.
Прилади Джеймса Вебба використовуються для виконання техніки, яка називається транзитною спектроскопією. Вони спостерігають світло від головної зірки, у момент, коли воно проходить через атмосферу екзопланети. Це світло розбивається на хвилі різних довжин, і з цього дослідники можуть побачити, які довжини хвиль були поглинені. Різні хімічні речовини поглинають різні довжини хвилі світла, що дозволяє дослідникам визначати їх.
Дослідження показало, що в атмосфері були натрій, калій, окис вуглецю, водяна пара і вуглекислий газ. Останній натякає на процес, схожий на той, що спостерігається в озоновому шарі Землі, оскільки вуглекислий газ утворюється в результаті хімічних реакцій у верхніх шарах атмосфери, викликаних світлом від головної зірки.
“Це перший раз, коли ми бачимо конкретні докази фотохімії — хімічних реакцій, ініційованих енергійним зоряним світлом — на екзопланетах. Ця місія надає перспективу для вдосконалення нашого розуміння атмосфер екзопланет”, — сказав інший дослідник, Шан-Мін Цай з Оксфордського університету.
З огляду на те, що WASP-39b обертається досить близько до своєї головної зірки (на 1/8 відстані між Меркурієм і Сонцем), її вивчення може показати, як випромінювання зірок взаємодіє з планетарними атмосферами. Хоча радіація може бути шкідливою (Земля захищена від сонячного випромінювання своєю магнітосферою), вона також може відігравати важливу роль у хімічних реакціях, утворюючи молекули, необхідні для підтримки придатної для життя атмосфери.
“Планети формуються та трансформуються, обертаючись у “радіаційній ванні” зірки-господаря. На Землі ці перетворення дозволяють процвітати життю”, — підсумовує Баталья.
Джерело: The Verge
- Телескоп Джеймса Вебба було запущено в космос у грудні минулого року, а в середині січня 2022 року він дістався робочої гало-орбіти навколо другої точки Лагранжа в системі Сонце-Земля, і в липні після кількох місяців калібрування приладів та юстування оптики нарешті взявся за виконання своєї наукової програми.
- Серед перших цілей Джеймса Вебба — атмосфери екзопланет, протоскупчення, навколозіркові диски, квазари, транснептунові об’єкти та комети. У вересні 2022 року телескоп отримав знімки першої екзопланети — HIP 65426b, планети-гіганта, яка, як вважається, у кілька разів перевищує масу Юпітера – найбільшої планети Сонячної системи.
- Загалом Вебб провів майже рік у космосі — тут добірка усіх його найдивовижніших знімків на цю мить.