Знайти екзопланету, схожу на Землю, виявилося непросто, особливо за параметрами атмосфери. У всіх досліджених на сьогодні кандидатів атмосфери виявилися вкрай невеликими, або ж спостереження дали неоднозначні результати. Цей тренд може змінити екзопланета Янсен. За даними спостережень космічного телескопа “Джеймс Вебб”, атмосфера у цієї кам’янистої планети доволі товста і цікава за складом.
Планета Янсен, або 55 Рака e, біля своєї зірки, жовтого карлика, в уявленні художника / © NASA, ESA, CSA, Dani Player (STScI)
Планета Янсен, або 55 Рака e, давно зацікавила астрономів. Це одна з перших відкритих транзитних суперземель (тобто планета регулярно проходить між нами і зіркою). У її “сім’ї” ще щонайменше чотири планети, серед яких є гарячий юпітер і газовий гігант з орбітальним періодом у 15 років. Усі вони літають навколо яскравого жовтого карлика, який слугує частиною подвійної зірки. Його компаньйон, червоний карлик, літає на відстані близько 1060 астрономічних одиниць.
Жовтий карлик 55 Рака – одна з небагатьох відомих яскравих зірок із планетами, що транзитують. Утім, транзитним методом виявили тільки Янсена, всі інші поки що відкриті лише за “вихлянням” зірки, тобто методом променевих швидкостей. До речі, зірку видно неозброєним оком за сприятливих погодних умов. Вона розташована за 40 світлових років від нас.
Кам’янистий Янсен розташований найближче до зірки і робить оберт менш ніж за одну земну добу. Він майже вдвічі більший за Землю (1,95 земного радіуса), а за масою – майже вдев’ятеро більший (8,8 земної маси). Через близькість до світила його рівноважна температура сягає 1,7 тисячі градусів Цельсія (дві тисячі кельвінів). Це можна порівняти з температурою найхолодніших зірок.
Астрономи давно спостерігають за цією планетою в спробі розібратися в її будові та складі. Транзитний метод якраз дозволяє вивчити будову атмосфери, аналізуючи зміни у випромінюванні зірки, коли планета проноситься перед нею.
Так вчені підтвердили, що в Янсена не може бути переважно воднева атмосфера, тобто атмосфера, “дана йому від народження”. По-перше, цього не видно в даних спостережень. По-друге, за такої близькості до зірки вона давно “випарувалася” б.
Астрономи, які аналізували ймовірну історію та умови еволюції Янсена, навіть дійшли висновку, що планета, ймовірно, “гола”. Інші вчені припустили, що якщо атмосфера і є, то вона “вторинна”, насичена сполуками від процесів на самій планеті, насамперед вулканічних. Усі ці дослідження проводили до запуску космічного телескопа “Джеймс Вебб”. З урахуванням багаторічного інтересу до цієї екзопланети не дивно, що в програмі роботи телескопа виділили час для вивчення Янсена. І ось вчені поділилися результатами перших спостережень.
У новій роботі, опублікованій у журналі Nature, дослідники обробили дані, зібрані “Джеймсом Веббом”. Незважаючи на роздільну здатність і можливості телескопа, “очистити” отримані значення від “шуму” зірки та інших сусідніх джерел виявилося непросто. Аналіз проводили незалежно відразу кілька груп. У них було два набори даних: NIRCam у ближньому інфрачервоному (від спостережень у 2022 році) і MIRI у середньому інфрачервоних діапазонах (від спостережень у 2023 році).
- В атмосфері Венери вчені виявили загадковий теплий шар
- Радіотелескоп ATCA відшукав компактне радіоджерело в центрі кульового скупчення 47 Тукана
- Удар потужного космічного шторму занурить Землю у повну темряву, вважають вчені
Насамперед вивчили температуру і “яскравість” планети, щоб відкинути гіпотезу про “голу” планету. Розплавлена лава не здатна дати такі показники, отже, жар має розподіляти значна за обсягом атмосфера – товщиною в кілька відсотків від радіуса планети.
Щоб визначити склад цієї атмосфери, “очищені” дані спостережень вчені перевірили на безлічі комп’ютерних моделей різного співвідношення сполук. Найкраще під показники підійшла багата на чадний і вуглекислий газ атмосфера. У деяких моделях збіг виходив ще кращим при додаванні води, сірчистого газу і фосфіну.
Як показали автори роботи, Янсен може підтримувати таку атмосферу своїм океаном магми. У подібних умовах навіть сильне випромінювання зірки не здатне її “випарувати”. Ба більше, помічені “коливання” у випромінюванні самої планети можуть пояснюватися викидами з лавового океану – як більш летючих речовин, що впливають на нагрівання різних шарів атмосфери, так і з’єднань, здатних конденсуватися в хмари з коротким терміном життя.
Щоб переконатися в цих висновках, автори роботи закликали продовжити спостереження за атмосферою планети за допомогою телескопа “Джеймс Вебб”.