Уэбб обнаружил атмосферу экзопланеты «горячий Сатурн»

Новые наблюдения космического телескопа Уэбба за WASP-39 b выявили невиданную ранее молекулу в атмосфере планеты — диоксид серы — среди других деталей.

Группа высокочувствительных инструментов телескопа была направлена ​​на атмосферу WASP-39 b, «горячего

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>Сатурн[{“attribute=””>Saturnнаходится примерно в 700 световых годах от нас. Горячий Сатурн – это экзопланета он примерно такой же массивный, как Сатурн, и вращается близко к звезде, так что у него высокие температуры поверхности и атмосферы. Хотя Уэбб и другие космические телескопы, в том числе Хаббл и Спитцер, ранее обнаруживали отдельные ингредиенты атмосферы этой бурлящей планеты, новые данные дают полное меню атомов, молекул и даже признаков активной химии и облаков.

«Четкость сигналов от ряда различных молекул в данных замечательна», — говорит Мерседес Лопес-Моралес, астроном из Центра астрофизики | Harvard & Smithsonian и одним из ученых, внесших свой вклад в новые результаты.

«Мы предсказывали, что увидим многие из этих сигналов, но тем не менее, когда я впервые увидел данные, я был в восторге», — добавляет Лопес-Моралес.

Последние данные также дают представление о том, как эти облака на экзопланетах могут выглядеть вблизи: разорванными, а не единым однородным покрывалом над планетой.

Полученные данные служат хорошим предзнаменованием для способности Уэбба проводить широкий спектр исследований экзопланет — планет вокруг других звезд, на которые надеялись ученые. Это включает в себя исследование атмосфер небольших каменистых планет, подобных тем, что находятся в системе TRAPPIST-1.

«Мы наблюдали за

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>экзопланета[{“attribute=””>exoplanet с несколькими инструментами, которые вместе обеспечивают широкий диапазон инфракрасного спектра и множество химических отпечатков пальцев, недоступных до Уэбба», — сказала Натали Баталья, астроном из Калифорнийского университета в Санта-Круз, которая внесла свой вклад и помогла координировать новое исследование. . «Подобные данные меняют правила игры».

Наблюдения WASP-39 b с помощью космического телескопа Уэбба показывают наличие диоксида серы в атмосфере. Впервые это было обнаружено в атмосфере экзопланеты. Предоставлено: Мелисса Вайс/Центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт

Набор открытий подробно описан в наборе из пяти новых представленных научных статей, доступных на сервере препринтов arXiv. Среди беспрецедентных открытий — первое обнаружение в атмосфере экзопланеты диоксида серы, молекулы, полученной в результате химических реакций, вызванных высокоэнергетическим светом родительской звезды планеты. На Земле аналогичным образом создается защитный озоновый слой в верхних слоях атмосферы.

«Неожиданное обнаружение диоксида серы окончательно подтверждает, что фотохимия формирует климат горячих Сатурнов», — говорит Дайана Пауэлл, исследователь.

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>НАСА[{“attribute=””>NASA Товарищ Хаббла, астроном из Центра астрофизики и основной член группы, которая открыла диоксид серы. «Климат Земли также определяется фотохимией, поэтому наша планета имеет больше общего с «горячими Сатурнами», чем мы знали раньше!»

Джеа Адамс, аспирант Гарварда и исследователь Центра астрофизики, проанализировала данные, которые подтвердили сигнал диоксида серы.

«Мне, как начинающему исследователю атмосфер экзопланет, очень интересно участвовать в таких открытиях, — говорит Адамс. «Процесс анализа этих данных казался волшебным. Мы видели намеки на эту особенность в ранних данных, но этот высокоточный инструмент четко выявил сигнатуру SO2 и помог нам решить загадку».

Состав атмосферы экзопланеты-гиганта горячего газа WASP-39 b был обнаружен космическим телескопом НАСА имени Джеймса Уэбба. На этом графике показаны четыре спектра пропускания от трех приборов Уэбба, работающих в четырех режимах прибора. В верхнем левом углу данные NIRISS показывают отпечатки калия (K), воды (H2O) и окиси углерода (CO). В правом верхнем углу данные NIRCam показывают заметную водную сигнатуру. Внизу слева данные NIRSpec указывают на воду, диоксид серы (SO2), диоксид углерода (CO2) и монооксид углерода (CO). В правом нижнем углу дополнительные данные NIRSpec показывают все эти молекулы, а также натрий (Na). Авторы и права: НАСА, ЕКА, CSA, Джозеф Олмстед (STScI)

При расчетной температуре 1600 градусов

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>градусыФаренгейта[{“attribute=””>Fahrenheit и атмосфера, состоящая в основном из водорода, WASP-39 b не считается пригодной для жизни. Экзопланету сравнивают как с Сатурном, так и с

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>Юпитер[{“attribute=””>Jupiter, с массой, подобной Сатурну, но размером с Юпитер. Но новая работа указывает путь к поиску доказательств потенциальной жизни на обитаемой планете.

Близость планеты к своей родительской звезде — в восемь раз ближе, чем Меркурий к нашему Солнцу — также делает ее лабораторией для изучения воздействия излучения родительских звезд на экзопланеты. Лучшее знание связи между звездой и планетой должно привести к более глубокому пониманию того, как эти процессы создают разнообразие планет, наблюдаемых в галактике.

Другие компоненты атмосферы, обнаруженные Уэббом, включают натрий, калий и водяной пар, подтверждая предыдущие наблюдения с помощью космических и наземных телескопов, а также обнаруживая дополнительные особенности воды на более длинных волнах, которые раньше не наблюдались.

Уэбб также видел углекислый газ с более высоким разрешением, предоставив вдвое больше данных, чем сообщалось в его предыдущих наблюдениях. При этом был обнаружен угарный газ, но в данных отсутствовали явные признаки как метана, так и сероводорода. Если они присутствуют, эти молекулы встречаются на очень низких уровнях, что является важным открытием для ученых, проводящих инвентаризацию химии экзопланет, чтобы лучше понять формирование и развитие этих далеких миров.

Захват такого широкого спектра атмосферы WASP-39 b был научным проявлением силы, поскольку международная группа, насчитывающая сотни человек, независимо проанализировала данные четырех точно откалиброванных режимов прибора Уэбба. Затем они провели детальное взаимное сравнение своих выводов, что дало еще более детализированные с научной точки зрения результаты.

Уэбб видит вселенную в инфракрасном свете, в красном конце светового спектра, за пределами того, что может видеть человеческий глаз; это позволяет телескопу улавливать химические отпечатки пальцев, которые невозможно обнаружить в видимом свете.

Каждый из трех инструментов даже имеет в своем названии некоторую версию «ИК» инфракрасного излучения: NIRSpec, NIRCam и NIRISS.

Чтобы увидеть свет от WASP-39 b, Уэбб проследил за планетой, когда она проходила перед своей звездой, позволяя части света звезды фильтроваться через атмосферу планеты. Различные типы химических веществ в атмосфере поглощают разные цвета спектра звездного света, поэтому недостающие цвета говорят астрономам, какие молекулы присутствуют.

Благодаря столь точному анализу атмосферы экзопланеты, инструменты Уэбба превзошли все ожидания ученых и обещают новый этап исследований среди широкого разнообразия экзопланет в галактике.

Лопес-Моралес говорит: «Я с нетерпением жду возможности увидеть, что мы находим в атмосферах маленьких планет земной группы».

Дополнительные сведения по этой теме см. Уэбб НАСА обнаружил экзопланету, не похожую ни на одну в нашей Солнечной системе.

Ссылка: «Прямые доказательства фотохимии в атмосфере экзопланеты» Шан-Мин Цай, Элспет К. Х. Ли, Дайана Пауэлл, Питер Гао, Си Чжан, Джулианна Мозес, Эрик Хебрар, Оливия Вено, Вивьен Парментье, Шон Джордан, Ренью Ху, Мунацца К. Алам, Лили Алдерсон, Натали М. Баталья, Джейкоб Л. Бин, Бьорн Беннеке, Карвер Дж. Бирсон, Райан П. Брэди, Людмила Кароне, Ааринн Л. Картер, Кэти Л. Чабб, Джули Инглис, Джереми Леконт, Мерседес Лопес-Моралес, Ямила Мигель, Каран Молавердихани, Зафар Рустамкулов, Дэвид К. Синг, Кевин Б. Стивенсон, Ханна Р. Уэйкфорд, Джихён Янг, Кешав Аггарвал, Робин Байенс, Саугата Барат, Мигель де Валь Борро, Тансу Дайлан, Джонатан Дж. Фортни, Кевин Франс, Джайеш М. Гоял, Дэвид Грант, Джеймс Кирк, Лаура Крейдберг, Эми Лука, Сара Э. Моран, Сагник Мукерджи, Эверт Наседкин, Казумаса Оно, Бенджамин В. Рэкхем, Сет Редфилд, Джейк Тейлор, Паскаль Тремблин, Чэннон Вишер, Николь Л. Уоллак, Луис Уэлбэнкс, Эллисон Янгблад, Ева-Мария Арер, Наташа Э. Баталья, Патрик Бер, Закори К. Берта-Томпсон, Ясмина Блечич, С.Л. Кейсвелл, Ян Дж. М. Кроссфилд, Николас Крузе, Патрисио Э. Кубильос, Лин Дечин, Жан-Мишель Десер, Адина Д. Файнштейн, Нил П. Гибсон, Джозеф Харрингтон, Кейвн Хенг, Томас Хеннинг, Элиза М.-Р. Кемптон, Джессика Крик, Пьер-Оливье Лагаж, Моника Лендл, Майкл Лайн, Джошуа Д. Лотрингер, Меган Мэнсфилд, Н. Дж. Мейн, Томас Микал-Эванс, Энрик Палле, Эверетт Шлавин, Оливер Шорттл, Питер Дж. Уитли и Сергей Н. Юрченко , 18 ноября 2022 г., Астрофизика > Земля и планетарная астрофизика.
архив: 2211.10490