«Уэбб» провел самый подробный анализ атмосферы экзопланеты

Впервые в атмосфере газового гиганта идентифицирован диоксид серы.

Космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST) только что предоставил самый подробный анализ атмосферы экзопланеты WASP-39 b. Исследователи смогли идентифицировать в ней диоксид серы, что можно объяснить только с помощью фотохимии (реакций, запускаемых звездным светом).

WASP-39 b – это планета, не похожая ни на одну другую в нашей Солнечной системе. Газовый гигант вращается вокруг своей звезды ближе, чем Меркурий к нашему Солнцу. Эта экзопланета была одной из первых, исследованных продвинутым космическим телескопом Джеймса Уэбба, когда он начал регулярные научные наблюдения. Исключительно чувствительные инструменты «Уэбба» предоставили профиль атмосферных компонентов WASP-39 b и определили множество из них, включая воду, диоксид серы, окись углерода, натрий и калий.

В то время как «Уэбб» и другие космические телескопы, в том числе «Хаббл» и «Спитцер», ранее уже обнаруживали отдельные составляющие атмосферы этой бурлящей планеты, новые показания «Уэбба» предоставляют полную картину вплоть до атомов, молекул и даже признаков активной химии и облаков.

Также телескоп позволил нам понять, как облака экзопланеты могут выглядеть вблизи. По словам ученых они разорваны, а не являются единым однородным покрывалом над планетой.

Фото: NASA

Полученные данные служат хорошим примером способности инструментов «Уэбба» проводить широкий спектр исследований всех типов экзопланет, в том числе небольших скалистых планет, подобных тем, что находятся в системе TRAPPIST-1.

Среди беспрецедентных открытий – первое обнаружение в атмосфере экзопланеты диоксида серы (SO₂) – молекулы, образующейся в результате химических реакций, вызванных высокоэнергетическим светом от родительской звезды планеты.

На Земле аналогичным образом создается защитный озоновый слой в верхних слоях атмосферы.

Фото: NASA

Это открытие привело к еще одному новшеству: ученые применяли компьютерные модели фотохимии к данным, которые требуют полного объяснения такой физики. Полученные в результате улучшения в моделировании помогут создать технологические ноу-хау для интерпретации потенциальных признаков обитаемости в будущем.

Чтобы увидеть свет от WASP-39 b, «Уэбб» проследил за планетой, когда она проходила перед своей звездой, и свет от звезды фильтровался через атмосферу планеты. Различные типы химических веществ в атмосфере поглощают разные цвета спектра звездного света, поэтому недостающие цвета говорят астрономам, какие молекулы здесь присутствуют. Рассматривая Вселенную в инфракрасном свете, «Уэбб» может обнаружить химические «отпечатки пальцев» – следы реакций, которые нельзя обнаружить в видимом свете.

Другие компоненты атмосферы, обнаруженные «Уэббом», включают натрий (Na), калий (K) и водяной пар (H₂O), что подтверждает предыдущие наблюдения других телескопов, космического и наземного.

«Уэбб» также увидел углекислый газ (CO₂) с более высоким разрешением, предоставив в два раза больше данных, чем сообщалось в его предыдущих наблюдениях. При этом был обнаружен моноксид углерода (CO), но в данных телескопа отсутствовали очевидные признаки как метана (CH₄), так и сероводорода (H₂S). Если они и присутствуют, эти молекулы встречаются на очень низких уровнях.

«Уэбб» впервые напрямую сфотографировал экзопланету

читать

Чтобы запечатлеть этот широкий спектр атмосферы WASP-39 b, международная группа ученых, насчитывающая сотни человек, независимо проанализировала данные четырех точно откалиброванных инструментов «Уэбба».

Полный список химических «ингредиентов» в атмосфере экзопланеты также дает ученым представление об изобилии различных элементов по отношению друг к другу, таких как соотношение углерода к кислороду или калия к кислороду. Это, в свою очередь, позволяет представить, как эта планета – и, возможно, другие — сформировались из протопланетного диска газа и пыли, окружавшего родительскую звезду в ее младенческие годы.