Ученые получили детальные изображения двух дальних гигантских экзопланет с помощью космического телескопа James Webb (JWST). В атмосфере одной из них исследователи обнаружили облака из силикатов — по сути, песчаных частиц — а вокруг другой — диск, из которого могут формироваться спутники. Эти открытия дают уникальную возможность заглянуть в процесс рождения планет, похожих на Юпитер, в реальном времени и понять, как формировалась наша собственная Солнечная система. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Изучать экзопланеты — планеты за пределами Солнечной системы — чрезвычайно сложно. Большинство из них находят косвенными методами, например по временному затемнению звезды, когда планета проходит перед ней. Непосредственно «сфотографировать» экзопланету удается лишь в редких случаях — если она очень молода, еще горячая от недавнего формирования, массивнее Юпитера и находится на большом расстоянии от своей звезды. Именно ее собственное тепловое инфракрасное излучение и регистрируют телескопы. Система YSES-1, вращающаяся вокруг звезды, похожей на Солнце, содержит такие молодые гиганты, что делает ее идеальной целью для самого мощного космического телескопа — JWST.
В новом исследовании ученые использовали спектроскопические инструменты JWST. Ключевая особенность заключалась в том, что обе планеты системы YSES-1 — внутренняя (ближе к звезде) YSES-1b и внешняя (удалена от звезды) YSES-1c — оказались в поле зрения телескопа одновременно. Это позволило получить за один сеанс наблюдений подробные спектры их излучения. Спектр — это своего рода «отпечаток пальца», показывающий, как планета излучает свет на разных длинах волн. Газовые молекулы и частицы в атмосфере поглощают свет на определенных длинах волн, оставляя характерные провалы. Анализируя их, можно определить химический состав атмосферы и свойства облаков. Возраст всей системы составляет 16,7 миллионов лет — по космическим меркам она весьма молода.
В результате у внешней планеты YSES-1c ученые зафиксировали самый выраженный на сегодняшний день спектральный сигнал, характерный для силикатов (SiO2) — главных компонентов песка и кварца. «По сути, мы обнаружили облака из песчаных частиц, — объясняет Эверт Наседкин из Тринити-колледжа в Дублине. — Это наиболее выраженный признак силикатных облаков, когда-либо наблюдавшийся у экзопланеты». Моделирование показало, что частицы в этих облаках имеют размеры около одного микрона. Исследователи считают, что столь яркий сигнал связан с юным возрастом планеты: ее атмосфера еще расширена, что позволяет облакам поглощать больше излучения. Еще более неожиданной оказалась находка у внутренней планеты YSES-1b: вокруг нее обнаружен околопланетный диск — кольцо из газа и пыли, вращающееся непосредственно вокруг планеты. Считается, что именно из таких дисков формируются спутники — как, например, луны Юпитера. Однако система YSES-1 кажется слишком возрастной для существования таких структур: ранее их наблюдали только у объектов гораздо моложе. Это ставит перед учеными новые вопросы о механизмах, лежащих в основе долголетия подобных дисков.
Понимание состава атмосфер молодых планет-гигантов, подобных YSES-1b и YSES-1c, может помочь разгадать химические процессы, происходившие на ранних этапах формирования Солнечной системы. В свою очередь, наблюдение за околопланетным диском у YSES-1b дает редкий шанс в реальном времени изучить механизм образования спутников у таких планет. Дальнейшие наблюдения за системой YSES-1 с помощью JWST и других телескопов помогут раскрыть тайну долгоживущего диска и глубже понять свойства силикатных облаков, что приблизит ученых к раскрытию тайны разнообразия систем планет в нашей Галактике.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
