Планета размером примерно с Сатурн, но с температурой больше похожей на земную, имеет атмосферу, богатую метаном, согласно новому исследованию с использованием космического телескопа James Webb NASA.
Открытие новой экзопланеты-гиганта
В отличие от газовых гигантов — Юпитера и Сатурна — в Солнечной системе Земли, которые расположены вдали от Солнца и поэтому чрезвычайно холодные, и так называемых «горячих Юпитеров» — гигантских планет за пределами Солнечной системы, пылающих из-за близости к звездам, вокруг которых вращаются, эта планета является одной из немногих известных умеренных гигантских планет и первой, атмосфера которой была проанализирована.
Новые детали о составе атмосферы планеты помогут усовершенствовать модели формирования и эволюции планет и улучшить понимание астрономами того, как работает атмосфера Земли, по словам исследовательской группы.
Статья, описывающая исследования под руководством астрономов из Пенсильванского государственного университета и Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) при Калифорнийском технологическом институте, была опубликована в The Astronomical Journal.
TOI-199b — умеренный гигант размером с Сатурн
С момента открытия первой экзопланеты в 1992 году командой, в состав которой входил Александр Вольчзан в Пенсильванском государственном университете, астрономы обнаружили тысячи экзопланет. Но известно лишь несколько крупных, умеренных экзопланет, и это впервые мы смогли детально изучить атмосферу одной из них.
Планета, которая называется TOI-199b, вращается вокруг звезды, находящейся более чем в 330 световых годах от Земли, примерно каждые сто дней. Ее температура составляет около 175 градусов по Фаренгейту, что с человеческой точки зрения все еще жарко, но не намного горячее максимальных зафиксированных температур на Земле, составляющих около 134 градусов. Она значительно умереннее, чем горячие Юпитеры, которые могут достигать тысяч градусов, и холодные газовые гиганты Солнечной системы, температура которых на сотни градусов ниже нуля.
Инструменты исследования атмосферы чужих планет
Чтобы охарактеризовать атмосферу экзопланеты, астрономы используют технику под названием «трансмиссионная спектроскопия», чтобы анализировать свет от звезды, проходящий через атмосферу планеты. Для этого орбита планеты должна быть такой, чтобы она проходила между своей звездой и телескопом.
Инструменты James Webb разделяют свет звезды на его компонентные длины волн, равно как призма может разделять обычный белый свет на цвета радуги.
«Когда планета оказывается перед своим светилом, часть его света проходит через атмосферу планеты, где взаимодействует с элементами и молекулами в атмосфере, — сказал Аарон Белло-Аруфе, постдокторант в JPL и первый автор статьи. — Конкретные элементы будут поглощать определенные длины волн света, создавая отпечаток в спектре, который James Webb фиксирует, что отображает состав атмосферы».
Спектр при транзите сравнивают с базовыми измерениями света звезды, установленными в течение примерно 20 последовательных часов наблюдений телескопа James Webb. Сам транзит длится около семи часов, что значительно дольше транзитов для горячих юпитеров, которые могут длиться час или меньше.
Исследователи объяснили, что различия между базовым и транзитным спектрами показывают, какие длины волн света поглощает атмосфера планеты, и используются для определения элементов и молекул, составляющих атмосферу.
Подпись метана и другие возможные газы
«Когда мы сравнивали спектры во время транзита с базовыми, мы увидели, что атмосфера блокировала длины волн звездного света, поглощенного метаном, — сказал Белло-Аруфе. — Модели состава умеренных экзопланет-гигантов предполагали, что они будут содержать метан, поэтому хорошо получить подтверждение того, что наши теории точны».
В дополнение к метану, наблюдение команды дало намеки на то, что атмосфера также содержит аммиак и углекислый газ.
Последствия планетарной науки
Ученые утверждают, что более полная картина атмосферы умеренного газового гиганта может использоваться для улучшения наших моделей и потенциально лучшего понимания того, как формируются и эволюционируют планеты и их атмосферы, включая Землю.
Успех первого исследования атмосферы умеренного гиганта также дает астрономам уверенность в том, чтобы выделить больше ресурсов и времени для наблюдений для изучения других подобных планет. Таким образом, мы можем увидеть, является ли эта планета уникальной, или же существуют общие характеристики для этого типа планет.
По материалам phys.org
