Космический телескоп «Джеймс Уэбб» добился прорыва, впервые получив прямые изображения углекислого газа в атмосферах гигантских планет системы HR 8799, которая находится в 130 световых годах от Земли.
Эта молодость система, возраст которой около 30 миллионов лет (в отличие от 4,6 миллиарда лет у Солнечной системы), служила важным объектом для изучения образования планет. Наблюдения не только подтвердили наличие CO. 2Не только обнаружили новые планеты в системе HR 8799, но и предоставили доказательства того, что четыре газовых гиганта образовались аналогично Юпитеру и Сатурну — путём медленной аккреции твёрдых ядер, притягивающих газ.
Наличие чётких спектральных линий углекислого газа свидетельствует о присутствии в атмосферах планет значительной доли тяжёлых элементов — углерода, кислорода и железа. Характеристика звезды указывает на формирование через аккрецию ядра. Такой вывод крайне важен для напрямую наблюдаемых планет, — заявил Уильям Балмер, астрофизик из Университета Джонса Хопкинса, руководивший исследованием.
Имея остаточное тепло после формирования и испускающий инфракрасный свет, HR 8799 позволил учёным сравнить эволюцию планет с рождением звёзд или коричневых карликов. Гигантские планеты могут образовываться двумя путями: медленное наращивание ядра с последующим притяжением газа (как в Солнечной системе) или быстрый гравитационный коллапс протопланетного диска. Новые данные скорее склоняются к первому сценарию, что даёт ключи к пониманию разнообразия экзопланетных систем.
«Нам важно знать, насколько обычной является наша Солнечная система среди других в космосе. Сравнение с остальными поможет найти ответы о начале жизни и нашего мира», — сказал Балмер.
Прямое изображение экзопланет сложное из-за их малой яркости по сравнению с родительскими звездами. Благодаря коронографам «Джеймса Уэбба», блокирующим звездный свет, как солнечное затмение, команда анализировала инфракрасное излучение планет в диапазоне 3–5 микрометров. Это позволило выявлять химический состав их атмосфер. В частности, в HR 8799 e впервые зафиксировали излучение на длине волны 4,6 микрометра, а в 51 Эридана b — 4,1 микрометра. Это подтвердило чувствительность телескопа к слабым объектам вблизи ярких звезд.
Руководитель оптической лаборатории Института исследований космоса с помощью телескопов Реми Суммер подчеркнул: «Много лет мы ждали момента, когда технологии позволят изучать внутренние планеты таких систем. Теперь у нас появилась возможность проводить их детальное исследование».
В 2022 году телескоп «Джеймс Уэбб» частично обнаружил CO. 2 Анализируя изменения звёздного света при транзите экзопланеты WASP-39 b в её атмосфере, учёные открывают новые возможности. «Теперь возможно не только измерять состав атмосфер, но и отличать экзопланеты от коричневых карликов, формирующихся как звёзды», — сказал Лоран Пюйо, соавтор исследования.
Учёные собираются применить коронографы телескопа для изучения других планет, сравнивая состав с теоретическими моделями. Подобные объекты могут оказывать влияние на формирование и обитаемость планет, похожих на Землю. Понимание их происхождения — ключ к разгадке судьбы потенциально жизнепригодных планет, — заявил Балмер.