|
Тайны распространенного, но загадочного типа экзопланет
|
|
|
|
Хотя они и не вращаются вокруг нашего Солнца, Субнептуны являются наиболее распространенным типом экзопланет, или планет за пределами нашей Солнечной системы, которые наблюдались в нашей галактике. Эти маленькие, насыщенные газом планеты окутаны тайной... и часто окутаны густой дымкой. Теперь, наблюдая за экзопланетой TOI-421 b, космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА помогает ученым понять субнептуновую систему так, как это было невозможно до запуска телескопа.
|
|
|
|
"Я всю свою карьеру ждала появления Уэбба, чтобы мы могли осмысленно охарактеризовать атмосферы этих небольших планет", - сказала главный исследователь Элиза Кемптон из Мэрилендского университета в Колледж-Парке. "Изучая их атмосферы, мы получаем лучшее представление о том, как формировались и эволюционировали субнептуны, и отчасти это помогает понять, почему их нет в нашей солнечной системе". Результаты исследования опубликованы в Astrophysical Journal Letters.
|
|
|
|
Маленькие, прохладные, окутанные дымкой.
|
|
|
|
Существование субнептуновых планет было неожиданностью до того, как они были обнаружены вышедшим из эксплуатации космическим телескопом НАСА "Кеплер" в прошлом десятилетии. Сейчас астрономы пытаются понять, откуда взялись эти планеты и почему они так распространены.
|
|
|
|
|
|
|
До появления "Уэбба" у ученых было очень мало информации о них. Хотя Субнептуны в несколько раз больше Земли, они все же намного меньше планет-газовых гигантов и, как правило, холоднее горячих Юпитеров, что делает их гораздо более сложными для наблюдения, чем их аналоги - газовые гиганты.
|
|
|
|
Ключевым открытием, сделанным до Уэбба, было то, что большинство атмосфер ниже Нептуна имеют плоские или невыразительные спектры пропускания. Это означает, что когда ученые наблюдали спектр планеты, когда она проходила перед своей звездой—хозяином, вместо того, чтобы увидеть спектральные особенности — химические отпечатки пальцев, которые могли бы определить состав атмосферы, - они увидели только ровный спектр. На основании всех этих спектров с плоскими линиями астрономы пришли к выводу, что, по крайней мере, некоторые субнептуновые объекты, вероятно, были очень сильно скрыты облаками или дымкой.
|
|
Другой вид субнептуновых объектов?
|
|
|
|
"Почему мы наблюдали за этой планетой, TOI-421 b? Это потому, что мы подумали, что, возможно, на ней не будет дымки", - сказал Кемптон. "И причина в том, что ранее были получены некоторые данные, которые предполагали, что, возможно, планеты в определенном температурном диапазоне были менее окутаны дымкой или облаками, чем другие".
|
|
|
|
Этот температурный порог составляет около 1070 градусов по Фаренгейту. Ниже ученые предположили, что между солнечным светом и газообразным метаном должен был произойти сложный набор фотохимических реакций, которые и вызвали бы дымку. Но на более горячих планетах не должно быть метана, а следовательно, возможно, и дымки.
|
|
|
|
Температура TOI-421 b составляет около 1340 градусов по Фаренгейту, что значительно выше предполагаемого порога. Исследователи ожидали увидеть чистую атмосферу без дымки или облаков — и они это сделали!
|
|
|
|
Удивительное открытие
|
|
|
|
"Мы увидели спектральные особенности, которые мы приписываем различным газам, и это позволило нам определить состав атмосферы", - сказал Брайан Дэвенпорт из Университета Мэриленда, аспирант третьего курса, который проводил первичный анализ данных.
|
|
|
|
"В отличие от многих других субнептуновых объектов, которые наблюдались ранее, мы знаем, что их атмосферы состоят из чего-то, но они скрыты дымкой".
|
|
|
|
Команда обнаружила водяной пар в атмосфере планеты, а также предварительные признаки присутствия окиси углерода и диоксида серы. Кроме того, есть молекулы, которые они не обнаружили, такие как метан и углекислый газ. Из полученных данных они также могут сделать вывод, что в атмосфере TOI-421 b содержится большое количество водорода.
|
|
|
|
Легкая водородная атмосфера стала большим сюрпризом для исследователей. "Недавно мы пришли к выводу, что те первые несколько субнептуновых объектов, которые наблюдал Уэбб, имели атмосферы с тяжелыми молекулами, и это стало нашим ожиданием, но затем мы обнаружили обратное", - сказал Кемптон. Это позволяет предположить, что TOI-421 b, возможно, сформировалась и эволюционировала иначе, чем более холодные субнептуновые объекты, наблюдавшиеся ранее.
|
|
|
|
Уникальна ли TOI-421 b?
|
|
|
|
Атмосфера, в которой преобладает водород, интересна еще и тем, что она имитирует состав звезды-хозяина TOI-421 b. "Если бы вы просто взяли тот же газ, из которого состоит звезда-хозяин, поместили его поверх атмосферы планеты и поместили при гораздо более низкой температуре, чем на этой планете, вы бы получили ту же комбинацию газов. Этот процесс больше соответствует планетам-гигантам нашей Солнечной системы и отличается от других субнептуновых объектов, которые до сих пор наблюдались с помощью Уэбба", - сказал Кемптон.
|
|
|
|
Помимо того, что TOI-421 b горячее других субнептуновых объектов, ранее наблюдавшихся с помощью телескопа Webb, она вращается вокруг звезды, похожей на солнце. Большинство других субнептуновых объектов, которые наблюдались до сих пор, вращаются вокруг меньших по размеру и более холодных звезд, называемых красными карликами.
|
|
|
|
Является ли TOI-421b символом горячих субнептуновых планет, вращающихся вокруг солнцеподобных звезд, или дело просто в том, что экзопланеты очень разнообразны? Чтобы выяснить это, исследователи хотели бы понаблюдать за большим количеством горячих субнептуновых объектов, чтобы определить, является ли это уникальным случаем или общей тенденцией. Они надеются получить представление о формировании и эволюции этих распространенных экзопланет.
|
|
|
|
"Мы открыли новый способ взглянуть на эти субнептуновые объекты", - сказал Дэвенпорт. "Эти высокотемпературные планеты поддаются описанию. Таким образом, изучая субнептуновые области с такой температурой, мы, возможно, с большей вероятностью ускорим изучение этих планет".
|
|
|
|
Источник
|
