Уперше в історії астрономи отримали напряму настільки деталізовані зображення екзопланет, що змогли виявити в їхніх атмосферах хмари піску та пил з олівіну. Це стало можливим завдяки телескопу Джеймса Вебба, який дослідив дві планети у системі YSES-1 за 306 світлових років від Землі. Про це повідомляє медіа про науку, технології та здоров’я КРВ.медіа з посиланням на текст дослідження, опублікованого в журналі Nature.
Непрямі й прямі методи дослідження планет
Екзопланети — небесні тіла, які обертаються навколо зірок поза межами нашої Сонячної системи. Через відстань і яскравість зір їх украй складно побачити безпосередньо. Більшість із майже 6 000 відомих екзопланет було виявлено за непрямими ознаками: наприклад, змінами яскравості зорі, коли планета проходить перед нею, або за гравітаційними коливаннями.
Пряме спостереження — рідкісне досягнення. На сьогодні таких випадків менше сотні. І навіть коли це вдається, зображення — це не традиційна «фотографія», а композит з даних у певному діапазоні, найчастіше інфрачервоному. Застосування спектроскопії дозволяє не лише побачити об’єкт, а й «прочитати» його склад — подібно до того, як штрих-код на товарі розкриває його характеристики.
Система YSES-1
Дім для двох газових гігантів
Система YSES-1 знаходиться на відстані 306 світлових років і складається із двох газових гігантів — YSES-1b та YSES-1c. Вони обертаються на значних відстанях від своєї зорі — відповідно 160 та 320 астрономічних одиниць. Для порівняння: Плутон — лише на 39 одиницях від Сонця.
YSES-1b є масивнішим — приблизно 14 мас Юпітера, що наближає його до межі між планетами та коричневими карликами. YSES-1c — близько 6 мас Юпітера. Попередні спостереження натякали на складну атмосферу, але технічні можливості телескопів не дозволяли це підтвердити. Ситуація змінилася після запуску JWST.
Спектроскопія JWST показала атмосферу з хмарами силікатів
Завдяки інструменту NIRSpec JWST науковці отримали спектри екзопланет — тобто виміряли, як інфрачервоне світло взаємодіє з молекулами в атмосфері. Від певних речовин світло поглинається на конкретних довжинах хвиль, створюючи «впізнаваний візерунок». Саме так вдалося зафіксувати наявність води, вуглекислого газу, чадного газу й метану на обох планетах.
Проте спектр YSES-1c показав ще дещо: особливості, які свідчать про присутність хмар з частинок силікатів — мінералів, подібних до тих, що формують вулканічні породи на Землі. Деякі моделі вказують, що в цих частинках може бути й залізо, яке, ймовірно, випадає в дощ з верхніх шарів атмосфери.
Такі хмари — рідкісне явище для газових гігантів і нагадують спектри коричневих карликів. Це відкриття стало першою підтвердженою фіксацією подібних атмосферних шарів на екзопланеті з використанням спектроскопії JWST.
Олівіновий пил навколо YSES-1b — ознака нещодавньої катастрофи?
Інша планета — YSES-1b — не демонструє спектральних ознак силікатних хмар, однак навколо неї виявлено пиловий диск з олівіну — мінералу, що на Землі формується в умовах високих температур і є основою напівкоштовного каменю перидоту.
Цей пил став несподіванкою для науковців. За астрофізичними моделями, подібні диски повинні розсіюватися максимум за 5 мільйонів років, тоді як вік системи YSES-1 оцінюється у понад 16 мільйонів років. Це означає, що ми, ймовірно, стали свідками рідкісного явища — наслідку нещодавнього зіткнення тіл поблизу YSES-1b. Залишки такого зіткнення й утворили тимчасовий диск.
Це відкриття не лише поглиблює розуміння формування екзопланет і хімії їхніх атмосфер, а й ставить нові питання. Наприклад: як довго зберігаються подібні пилові структури? Чи є YSES-1 винятком чи типовим випадком для молодих зоряних систем?
Значущим аспектом роботи стала участь молодих дослідників. Кілан Хох, головний автор дослідження, подав запит на використання JWST ще як аспірант. Перші п’ять авторів статті — від студентів-початківців до постдоків. Це підкреслює роль підтримки молодої наукової спільноти у досягненнях сучасної астрофізики.
Раніше ми писали, що астрономи виявили нову карликову планету за Нептуном — 2017 OF201
