Уэбб подтвердил обнаружение самой холодной планеты из когда-либо найденных

Фото из открытых источников

В 2020 году астрономы обнаружили WD 1856+534 b, газовый гигант, вращающийся вокруг звезды в 81 световом году от Земли. Эта экзопланета, масса которой примерно в шесть раз больше массы Юпитера (что делает ее «супер-Юпитером»), стала первой известной транзитной планетой, вращающейся вокруг звезды белого карлика (WD). В недавней статье международная группа астрономов описывает свои наблюдения за этой экзопланетой с помощью инструмента среднего инфракрасного диапазона (MIRI) на борту космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST). Их наблюдение подтвердило, что WD 1856+534 b является самой холодной экзопланетой из когда-либо наблюдавшихся.

Исследованием руководила Мэри Энн Лимбах из Мичиганского университета в Энн-Арборе. К ней присоединились исследователи из Института астрофизики и космических исследований Кавли Массачусетского технологического института, Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (JHUAPL), Университета Виктории, Техасского университета в Остине, Центра междисциплинарных исследований и разведки в астрофизике (CIERA), Центра астрофизики Университета Южного Квинсленда, а также NSF NOIRLab и обсерватории Gemini.

Их наблюдения были частью программы JWST Cycle 3 General Observation (GO), которая была направлена на использование сложной инфракрасной оптики и спектрометров Уэбба для непосредственной характеристики планеты. Это соответствует одной из целей миссии JWST, которая заключается в характеристике экзопланет с использованием метода прямой визуализации. Он заключается в наблюдении света, отраженного от поверхности или атмосферы экзопланеты, и его исследовании с помощью спектрометров для поиска химических сигнатур.

Это может позволить астрономам определить наличие потенциальных биосигнатур (кислород, азот, метан, вода и т. д.) и сделать выводы о формировании и составе планеты. Используя передовые телескопы следующего поколения, такие как JWST, этот метод может привести к первому убедительному доказательству существования жизни за пределами Солнечной системы. Спектры излучения этих планет также могут раскрыть детали о составе планеты и истории миграции. Однако, как отмечают авторы, обнаружение света непосредственно от экзопланеты остается сложной задачей из-за подавляющего затемняющего света от их звезд-хозяев.

В результате направленная съемка в основном ограничивалась массивными планетами (например, газовыми гигантами) с широкими орбитами или чрезвычайно высокими температурами атмосферы. Между тем, не было обнаружено ни одной земной (или каменистой) экзопланеты, вращающейся ближе к своим звездам. Более того, не было обнаружено ни одной экзопланеты со спектром излучения холоднее 275 К (1,85 °C; 35,33 °F) — сопоставимым с Землей. Звезды WD представляют собой уникальную возможность для обнаружения и описания более холодных планет.

«Низкая светимость белых карликов значительно снижает проблемы с контрастностью, которые обычно затрудняют прямое обнаружение вокруг их аналогов на главной последовательности. Как эволюционные остатки звезд, таких как Солнце, белые карлики дают представление о судьбе планетных систем после звездной смерти. Понимание того, как планеты взаимодействуют и выживают после эволюции на главной последовательности, дает важную информацию об орбитальной стабильности, динамической миграции и потенциальном планетарном поглощении», - отметили исследователи.

Кроме того, изучение планетных систем WD может пролить свет на то, могут ли планеты пережить эту позднюю стадию звездной эволюции, и дать представление о том, могут ли еще существовать пригодные для жизни условия вокруг звездных остатков. Астрономы и астробиологи надеются исследовать эти тайны, используя возможности Уэбба. Для своего исследования Лимбах и ее коллеги подтвердили наличие WD 1856+534 b, используя метод избытка инфракрасного излучения (ИК) с данными от инструмента JWST Mid-Infrared Instrument (MIRI).

Это позволило им ограничить массу WD 1856+534 b и измерить температуру ее атмосферы. Их анализ показал среднюю температуру 186 К (-87 °C; -125 °F), что делает WD 1856+534 b самой холодной экзопланетой из когда-либо обнаруженных. Они также подтвердили, что масса экзопланеты не превышает 6 масс Юпитера, тогда как предыдущие наблюдения давали оценку в 13,8 масс Юпитера. Их результаты также представляют собой первое прямое подтверждение того, что планеты могут выживать и мигрировать на близкие орбиты вблизи обитаемых зон WD.

Команда с нетерпением ждет дальнейших наблюдений WD 1856 b с помощью JWST, которые запланированы на 2025 год. Надеемся, что эти наблюдения позволят обнаружить дополнительные планеты, которые могли бы показать, была ли WD 1856 b возмущена до своей текущей орбиты. Кроме того, вскоре будут опубликованы результаты предыдущих наблюдений, проведенных спектрометром ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) Уэбба в первом цикле. Они предоставят первоначальную характеристику атмосферы планеты.