Джеймс Уэбб, современный космический телескоп NASA, дает нам более четкое изображение планет, находящихся далеко за пределами нашей Солнечной системы, и позволяет более детально изучить их атмосферу.

На этой неделе астрономы объявили, что нашли доказательства существования химических реакций в атмосфере экзопланеты WASP-39b, находящейся на расстоянии 700 световых лет от Земли. Исследователи с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба создали подробную химическую картину вращающихся вокруг нее газов.

Эта «рыхлая планета» или «горячий сатурн» (класс планет, газовых гигантов, плотность которых ниже 0,5 г/см³) вращается очень близко к своей главной звезде, то есть имеет высокие температуры до 900°C. Ее масса составляет примерно четверть от массы Юпитера (1,8986×1027 кг 318 масс Земли), но она в 1,3 раза больше него.

Предварительная информация о WASP-39b была опубликована этим летом, когда Джеймс Уэбб обнаружил углекислый газ в ее атмосфере — это впервые такой газ обнаружили на планете за пределами нашей Солнечной системы. В настоящее время более подробная картина его атмосферы рассмотрена в серии статей, опубликованных недавно на arXiv. Исследователи использовали три инструмента Уэбба — NIRSpec, NIRCam и NIRISS, чтобы собрать спектроскопическую информацию об атмосфере планеты.

«Мы наблюдали за экзопланетой с помощью нескольких инструментов, которые вместе охватывают широкий спектр инфракрасного излучения и массу химических отпечатков, недоступных до запуска Джеймса Вебба», — комментирует одна из исследователей, Натали Баталья из Калифорнийского университета в Санта-Крус.

За последнее десятилетие астрономы обнаружили множество планет за пределами нашей Солнечной системы. На сегодня подтверждено более 5000 экзопланет и сейчас возникает задача изучить их подробнее. Это касается не только размера или массы экзопланет, но и изучения их атмосферы. Инструменты Уэбба позволяют увидеть эти далекие атмосферы подробнее, чем когда-либо раньше.

Приборы Джеймса Уэбба используются для выполнения техники транзитной спектроскопии. Они наблюдают свет от главной звезды в момент, когда он проходит через атмосферу экзопланеты. Этот свет разбивается на волны разных длин, и по этому исследователи могут увидеть, какие длины волн были поглощены. Различные химические вещества поглощают разные длины волн света, что позволяет исследователям определять их.

Исследование показало, что в атмосфере находились натрий, калий, окись углерода, водяной пар и углекислый газ. Последний намекает на процесс, похожий на тот, который наблюдается в озоновом слое Земли, поскольку углекислый газ образуется в результате химических реакций в верхних слоях атмосферы, вызванных светом от главной звезды.

«Это первый раз, когда мы видим конкретные доказательства фотохимии — химических реакций, вызванных энергичным звездным светом — на экзопланетах. Эта миссия открывает перспективы для совершенствования нашего понимания атмосфер экзопланет», — сказал другой исследователь Шан-Мин Цай из Оксфордского университета.

Учитывая, что WASP-39b вращается довольно близко к своей главной звезде (на 1/8 расстояния между Меркурием и Солнцем), ее изучение может показать, как излучение звезд взаимодействует с планетарными атмосферами. Хотя радиация может быть вредной (Земля защищена от солнечного излучения своей магнитосферой), она также может отыгрывать важную роль в химических реакциях, образуя молекулы, необходимые для поддержания подходящей для жизни атмосферы.

«Планеты формируются и трансформируются, вращаясь в «радиационной ванне» звезды-хозяина. На Земле эти преобразования позволяют процветать жизни», — резюмирует Баталья.

Источник: The Verge

• Телескоп Джеймса Уэбба был запущен в космос в декабре прошлого года, а в середине января 2022-го добрался до рабочей гало-орбиты вокруг второй точки Лагранжа в системе Солнце-Земля, и в июле после нескольких месяцев калибровки приборов и юстирования оптики он наконец-то взялся за выполнение своей научной программы.
• Среди первых целей Джеймса Уэбба атмосферы экзопланет, протоскопления, околозвездные диски, квазары, транснептуновые объекты и кометы. В сентябре 2022 года телескоп получил снимки первой экзопланеты – HIP 65426b, планеты-гиганта, которая, как считается, в несколько раз превышает массу Юпитера – крупнейшей планеты Солнечной системы.
• В целом, Уэбб провел почти год в космосе — здесь подборка всех его самых удивительных снимков на данный момент.