Уэбб космический телескоп только что впервые внимательно изучил атмосферу далекого гиганта экзопланетаНАСА объявил во вторник, 22 ноября. Новый профиль атмосферы этого далекого мира показывает атомы, молекулы, активную химию и облака. Планета ОСА-39б Горячий газовый гигант размером с Сатурн, который вращается очень близко к своей звезде. это 700 световых лет прочь. Хотя WASP-39b не является обитаемым миром, результаты показывают, насколько детально Уэбб сможет изучать атмосферы многих других экзопланет, в том числе потенциально обитаемых скалистых планет, таких как Земля.
Исследователи, работающие с данными WASP-39b, выпустили пять новых статей (еще не рецензируемых), чтобы Природа: Л. Алдерсон и соавт., Z. Rustamkulov et al., Э. Арер и соавт., А. Файнштейн и соавт. а также С. Цай и соавт. Три документа в настоящее время находятся в печати, а два находятся на рассмотрении.
Телескоп Webb показал горячую атмосферу WASP-39b
Астрономы уже изучали атмосферу WASP-39b с помощью Webb, Хаббл а также Спитцер космические телескопы. Новейший анализ Уэбба, однако, дает гораздо больше деталей, полное меню компонентов атмосферы. И хотя планета находится слишком далеко, чтобы ее можно было напрямую сфотографировать и показать какие-либо детали, анализ Уэбба даже намекает на то, как выглядят ее облака. Действительно, данные свидетельствуют о том, что облака разбиты, а не представляют собой единый облачный слой.
На самом деле сложные инструменты Уэбба способны изучать атмосферы экзопланет гораздо более подробно, чем когда-либо прежде.
Натали Баталья, астроном из Калифорнийского университета в Санта-Круз, является соавтором всех пяти статей и помогал координировать исследования. Она сказал:
Мы наблюдали экзопланету с помощью нескольких инструментов, которые вместе обеспечивают широкий диапазон инфракрасного спектра и множество химических отпечатков пальцев, недоступных до тех пор, пока [this mission]. Такие данные меняют правила игры.
Новые откровения
Молекулярный и химический профиль WASP-39b раскрывает атмосферу планеты в беспрецедентных деталях. Это включает в себя первое обнаружение диоксида серы в атмосфере экзопланеты. Химические реакции создают диоксид серы в результате интенсивного излучения звезды, попадающего в атмосферу планеты. Излучение действительно сильное, так как планета вращается вокруг восемь раз ближе к своей звезде, чем Меркурий вращается вокруг нашего солнца. Этот процесс, в частности, также подобен тому, как Земля озоновый слой создано.
Теперь, благодаря Уэббу, фотохимия Астрономы впервые подтвердили фотохимию экзопланеты. В качестве Шан-Мин Цай в Оксфордском университете в Великобритании и ведущий автор пятой статьи заявил:
Это первый раз, когда мы видим конкретные доказательства фотохимии — химических реакций, инициированных энергичным звездным светом — на экзопланетах. Я вижу в этом действительно многообещающую перспективу для продвижения нашего понимания атмосфер экзопланет с помощью [this mission].
Имея это в виду, возможность анализа фотохимии поможет астрономам найти и интерпретировать потенциальные доказательства обитаемости на некоторых других экзопланетах позже. Как заметил Баталья:
Планеты лепятся и трансформируются, вращаясь в радиационной ванне звезды-хозяина. На Земле эти преобразования позволяют жизни процветать.
Кроме того, Уэбб также обнаружил двуокись углерода, окись углерода, натрий, калий и водяной пар в атмосфере WASP-39b. Однако метан и сероводород обнаружены не были. Следовательно, если они там есть, они должны быть на слишком низком уровне, чтобы даже Уэбб мог их обнаружить.
WASP-39b в пути
Так как же Уэбб наблюдал атмосферу WASP-39b? Он сделал это, наблюдая за планетой, когда она проходила перед своей звездой. Это известно как транзитный метод для обнаружения и изучения экзопланет. Когда планета проходила, свет от звезды просачивался через атмосферу. Уэбб наблюдает Вселенную в ультрафиолетовом свете. Итак, астрономы рассмотрели цвета в спектре звездного света. Разные химические вещества поглощают разные цвета. Имея это в виду, астрономы исследовали, какие цвета отсутствующий по спектру, чтобы определить, какие молекулы находятся в атмосфере WASP-39b.
В конечном итоге сотни исследователей со всего мира проанализировали данные Уэбба. И действительно, результаты были экстраординарными; в качестве Ханна Уэйкфордастрофизик из Бристольского университета в Великобритании, сказал:
Мы предсказывали, что [the telescope] показал бы нам, но это было точнее, разнообразнее и красивее, чем я думал.
Результаты также подтверждают научную теорию о том, что сначала планеты начинают формироваться как меньшие по размеру. планетезимали. Эти меньшие тела сталкиваются в ранней истории Солнечной системы, постепенно создавая более крупные планеты. В качестве Казумаса Оно в Калифорнийском университете в Санта-Крус отметил:
Обилие серы [relative to] водород указал на то, что планета, предположительно, испытала значительную аккрецию планетезималей, которые могут доставлять [these ingredients] в атмосферу. Данные также показывают, что кислорода в атмосфере намного больше, чем углерода. Это потенциально указывает на то, что WASP-39 b первоначально сформировалась далеко от центральной звезды.
Поиск обитаемых миров с помощью телескопа Webb
Это захватывающие результаты не только для изучения WASP-39b, но и для того, чтобы больше узнать об экзопланетах в целом. В частности, ведется поиск планет, потенциально пригодных для жизни. Некоторые из других планет, на которые Уэбб смотрит и будет смотреть, представляют собой каменистые миры, больше похожие на Землю, Марс или Венеру. Уэбб также сможет исследовать атмосферы этих планет.
ТРАППИСТ-1 Система представляет особый интерес, в ней не менее семи планет размером с Землю. Три из этих планет находятся в звезде. обитаемая зона, где температура может позволить существовать жидкой воде. Уэбб уже изучил некоторые из этих миров, и запланированы дополнительные наблюдения. Результаты еще не опубликованы, но они, безусловно, должны быть интересными, когда они будут опубликованы!
Это действительно захватывающее время для науки об экзопланетах. Участник команды Лора Флэггисследователь из Корнельского университета, сказал:
Мы сможем увидеть общую картину атмосфер экзопланет. Невероятно интересно знать, что все будет переписано. Это одна из лучших сторон работы ученого.
Итог: новый телескоп Webb впервые проанализировал атмосферу экзопланеты, вращающейся вокруг далекой звезды. Он исследовал атмосферу WASP-39b размером с Сатурн с фантастическими подробностями. Прочтите об этой ослепительной новой работе Уэбба.
Источники (препринт):
(1) Исследование экзопланеты WASP-39b в раннем выпуске с помощью JWST NIRSpec G395H
(2) Раннее исследование экзопланеты WASP-39b с помощью JWST NIRSpec PRISM
(3) Исследование экзопланеты WASP-39b в раннем выпуске с помощью JWST NIRCam
(4) Раннее исследование экзопланеты WASP-39b с помощью JWST NIRISS
