Телескоп обнаружил ледяные облака на расположенном неподалеку суперюпитере

Фото из открытых источников

Гигантские планеты нашей Солнечной системы — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — бросили вызов нашему пониманию процессов формирования и эволюции планет. В частности, их атмосферные образования и состав позволили получить впечатляющие изображения с космических аппаратов и дали ученым ключевые сведения о внутренних механизмах этих массивных миров. Но что насчет экзопланет? Чему могут научить ученые их атмосферы относительно их формирования, эволюции, состава и внутренних механизмов? И насколько существующие модели экзопланет соответствуют действительности?

Теперь международная группа исследователей может помочь восполнить этот пробел в знаниях, изучив атмосферу экзопланеты, подобной сверх-Юпитеру, с помощью одного из самых мощных космических телескопов НАСА. Результаты их исследований были недавно опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters и потенциально могут бросить вызов нашему пониманию механизмов, состава и моделей планетных атмосфер.

Для исследования ученые использовали космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) НАСА для анализа атмосферы Эпсилон Инда А, масса которой, по оценкам, на несколько масс превышает массу Юпитера, и которая расположена примерно в 12 световых годах от Земли. Она вращается примерно в 30 астрономических единицах (а.е.), или примерно на орбите Нептуна, от своей звезды типа K, Эпсилон Инда А. Хотя в этой системе есть два коричневых карлика, вращающихся друг вокруг друга, Эпсилон Инда Ба и Bb, они расположены примерно в 1460 а.е. от главной звезды Эпсилон Инда А.

Эпс Инд Аб известен как холодная экзопланета с предполагаемой температурой около 275 Кельвинов (2 градуса Цельсия). Для сравнения, температура Юпитера составляет 140 Кельвинов (-133 градуса Цельсия). Астрономы отмечают, что более высокая температура Эпс Инд Аб по сравнению с Юпитером указывает на то, что экзопланета находится на ранней стадии своего формирования и будет остывать по мере эволюции.

Хотя аммиак ранее был обнаружен в атмосфере Эпсомы Индо-Аб в исследовании 2024 года, эта группа исследователей также обнаружила, что атмосфера Эпсомы Индо-Аб оказалась ярче, чем они ожидали. Используя более высокую длину волны наблюдения, чем в исследовании 2024 года, это исследование показало, что Эпсома Индо-Аб была еще ярче на этой новой длине волны, но количество аммиака оказалось меньше, чем предполагалось. Для сравнения, Юпитер содержит большое количество аммиачного газа и аммиачных облаков в своих верхних слоях атмосферы.

Исследователи пришли к выводу, что эта дополнительная яркость объясняется наличием облаков из водяного льда в атмосфере Эпсомы Индо-Аб. Они обсудили, что в давно существующих компьютерных моделях для моделирования планетных атмосфер облака не учитывались в расчетах из-за стремления к упрощению вычислений. Таким образом, обнаружение водяного льда в атмосфере Эпсомы Индо-Аб ставит под сомнение эти модели и может стать стимулом для пересмотра методов их построения.

«Это замечательная проблема, и она свидетельствует об огромном прогрессе, которого мы добиваемся благодаря телескопу JWST», — сказал соавтор исследования Джеймс Манг из Техасского университета в Остине. «То, что когда-то казалось невозможным обнаружить, теперь стало достижимым, позволяя нам исследовать структуру этих атмосфер, включая наличие облаков. Это раскрывает новые уровни сложности, которые наши модели начинают улавливать, и открывает двери для еще более детального изучения этих холодных, далеких миров».

Кроме того, исследователи представили новые оценки массы и эксцентриситета (формы орбиты) Eps Ind Ab, которые составляют приблизительно 7,6 массы Юпитера и 0,24 массы Юпитера соответственно. Эксцентриситет орбиты измеряется от 0 до 10, где 0 соответствует идеальной окружности. Для сравнения, эксцентриситет Земли и Юпитера составляет приблизительно 0,01 и 0,04 соответственно.

Исследование побудило исследователей в будущих работах сосредоточиться на холодных экзопланетах, чтобы установить точность атмосферных моделей и выяснить, почему низкий уровень аммиака в атмосфере Eps Ind Ab оказался ниже, чем предсказывали существующие модели. Также исследователи стремятся выяснить, характерен ли низкий уровень аммиака только для Eps Ind Ab или же подобные характеристики присущи и другим холодным экзопланетам.

В то время как в исследовании 2024 года экзопланета Eps Ind Ab наблюдалась с помощью прямого изображения, в этом последующем исследовании для подтверждения массы и орбитальных характеристик экзопланеты использовался косвенный метод, известный как астрометрия. В то время как прямое изображение предполагает блокирование бликов звезды-хозяина для наблюдения за экзопланетой, астрометрия использует углы и измерения положений для расчета размера планеты и ее орбитальных характеристик.