Космический телескоп Джеймса Уэбба обнаружил прохладную экзопланету, которая больше Юпитера!

С помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, принадлежащего НАСА, международная группа астрономов сделала важное открытие. Они получили прямое изображение экзопланеты, которая находится примерно в 12 световых годах от Земли.

Планета, получившая название Эпсилон Индии Ab, является одной из самых холодных экзопланет, которые были обнаружены на данный момент. Её масса в несколько раз превышает массу Юпитера, а сама планета вращается вокруг звезды К-типа Эпсилон Инди A. Возраст этой звезды примерно равен возрасту нашего Солнца, но она немного холоднее.

Команда наблюдала Эпсилон Indi Ab с помощью специального прибора на телескопе Уэбба — MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона). Ранее, с помощью космических и наземных обсерваторий, были получены прямые изображения лишь нескольких десятков экзопланет.

Кэролайн Морли, член команды из Техасского университета в Остине, сказала: «Наши предыдущие наблюдения за этой системой были более косвенными измерениями звезды. Они фактически позволили нам заранее увидеть, что в этой системе, вероятно, есть гигантская планета, притягивающая звезду». Именно поэтому команда выбрала эту систему для первых наблюдений с помощью Уэбба.

Элизабет Мэтьюз, ведущий автор исследования из Института астрономии Макса Планка в Германии, добавила: «Это открытие является захватывающим, потому что планета очень похожа на Юпитер — она немного теплее и массивнее, но больше похожа на Юпитер, чем любая другая планета, которая была изображена до сих пор».

Ранее сделанные изображения экзопланет обычно представляют собой самые молодые и горячие экзопланеты, которые всё ещё излучают большую часть энергии с момента своего первого формирования. Однако по мере того, как планеты остывают и сжимаются в течение своего срока службы, они становятся значительно слабее. Поэтому их труднее запечатлеть.

«Холодные планеты очень слабые, и большая часть их излучения приходится на среднюю инфракрасную область», — объяснил Мэтьюз. «Webb идеально подходит для получения изображений в среднем инфракрасном диапазоне, что чрезвычайно сложно сделать с земли. Нам также требовалось хорошее пространственное разрешение, чтобы разделить планету и звезду на наших изображениях, и большое зеркало Webb чрезвычайно помогает в этом аспекте».

Эпсилон Индии Ab — одна из самых холодных экзопланет, обнаруженных непосредственно. Её предполагаемая температура составляет 35 градусов по Фаренгейту (2 градуса Цельсия), что делает её холоднее, чем любая другая изображённая планета за пределами нашей Солнечной системы. Планета всего на 180 градусов по Фаренгейту (100 градусов Цельсия) теплее, чем газовые гиганты в нашей Солнечной системе. Это предоставляет астрономам редкую возможность изучить состав атмосферы настоящих аналогов Солнечной системы.

Морли добавила: «Астрономы десятилетиями представляли планеты в этой системе. Вымышленные планеты, вращающиеся вокруг Эпсилона Инди, были объектами эпизодов «Звёздного пути», романов и видеоигр, таких как Halo. Очень интересно самим увидеть там планету и начать измерять её свойства».

Эпсилон Инди A — двенадцатая экзопланета, ближайшая к Земле на сегодняшний день, и самая массивная планета в этой системе, превышающая по массе Юпитер.

Учёные решили изучить эту планету, потому что звёздная система Эпсилон Инди указывала на наличие планетарного тела. Они использовали метод радиальной скорости, который измеряет колебания звезды-хозяина вперёд и назад вдоль линии нашей видимости.

Хотя учёные ожидали увидеть изображение планеты в этой системе, поскольку были признаки её присутствия, полученная планета оказалась не такой, как предполагалось. Она примерно в два раза массивнее Юпитера, находится немного дальше от своей звезды и имеет орбиту, отличную от ожидаемой. Причина этого несоответствия остаётся неизвестной.

Атмосфера планеты, похоже, также немного отличается от предсказаний моделей. У нас есть только несколько фотографий атмосферы, поэтому трудно делать окончательные выводы, но планета выглядит слабее, чем ожидалось, на более коротких длинах волн.

Команда считает, что это может указывать на наличие значительного количества метана, угарного газа и углекислого газа в атмосфере планеты, которые поглощают более короткие длины волн света. Это также может свидетельствовать о наличии очень облачной атмосферы.

Прямое изображение экзопланет особенно ценно для определения их характеристик. Учёные могут напрямую собирать свет от наблюдаемой планеты и сравнивать его яркость на разных длинах волн. Команда обнаружила Эпсилон Инди A только на нескольких длинах волн, но они надеются вернуться к планете с космическим телескопом Джеймса Уэбба, чтобы провести как фотометрические, так и спектроскопические наблюдения в будущем. Они также надеются обнаружить другие похожие планеты с помощью Уэбба, чтобы выяснить возможные тенденции в отношении их атмосфер и того, как формируются эти объекты.

Будущее космического телескопа Nancy Grace Roman от NASA будет использовать коронограф, чтобы продемонстрировать технологию прямой визуализации, фотографируя миры, похожие на Юпитер, вращающиеся вокруг солнцеподобных звёзд – чего никогда раньше не делалось. Эти результаты проложат путь для будущих миссий по изучению миров, которые ещё больше похожи на Землю.

Эти результаты были получены в рамках программы 2243 общего наблюдения Webb Cycle 1 и опубликованы в журнале Nature.

Космический телескоп Джеймса Уэбба — ведущая мировая обсерватория космической науки. Он разгадывает тайны нашей Солнечной системы, заглядывает за пределы далёких миров вокруг других звёзд, исследует таинственные структуры и происхождение нашей Вселенной и наше место в ней. Это международная программа, возглавляемая NASA совместно со своими партнёрами, ESA и CSA.