«Джеймс Уэбб» обнаружил метан в атмосфере экзопланеты WASP-80 b

Ученые, используя космический телескоп "Джеймс Уэбб", обнаружили, что атмосфера планеты WASP-80 b содержит газообразный метан и водяной пар. На сегодняшний день водяной пар был обнаружен более чем на дюжине планет. А вот метан до недавнего времени оставался неуловимым в атмосферах транзитных экзопланет при изучении с помощью космической спектроскопии. Тейлор Белл из Исследовательского центра Эймса НАСА и Луис Уэлбэнкс из Университета штата Аризона опубликовали статью с результатами исследования в журнале Nature. Исследователи рассказали подробнее об обнаружении метана в атмосфере экзопланеты. "При температуре около 825 Кельвинов WASP-80 b - это то, что ученые называют "теплым юпитером". Это планеты, которые по размеру и массе похожи на планету Юпитер в нашей Солнечной системе, но имеют температуру, которая находится между температурой горячих юпитеров, как 1450 К у HD 209458 b (первая обнаруженная транзитная экзопланета), и холодных юпитеров, подобных нашему, температура которого составляет около 125 К." "WASP-80 b обращается вокруг своего красного карлика раз в три дня и находится на расстоянии 163 световых лет от нас в созвездии Орла. Поскольку планета находится так близко к своей звезде, а обе они так далеко от нас, мы не можем видеть планету непосредственно даже с помощью самых совершенных телескопов, таких как "Уэбб". Вместо этого исследователи изучают комбинированный свет от звезды и планеты, используя метод транзита и метод затмения."

"Используя метод транзита, мы наблюдали систему, когда планета двигалась перед своей звездой, в результате чего свет звезды, который мы видели, немного тускнел".

"В течение этого времени тонкое кольцо атмосферы планеты вокруг границы дня и ночи освещается звездой, и при определенных цветах света, когда молекулы в атмосфере планеты поглощают свет, атмосфера выглядит толще и блокирует больше звездного света, вызывая более глубокое затемнение по сравнению с другими длинами волн, при которых атмосфера кажется прозрачной. Этот метод помогает таким ученым, как мы, понять, из чего состоит атмосфера планеты, видя, какие цвета света блокируются".

"Тем временем, используя метод затмения, мы наблюдали за системой, когда планета проходила позади своей звезды, вызывая еще одно небольшое падение общего количества света, которое мы получали. Все объекты излучают некоторый свет, называемый тепловым излучением, причем интенсивность и цвет излучаемого света зависят от того, насколько горяч объект."

"Непосредственно перед затмением и после него горячая дневная сторона планеты обращена к нам, и, измерив падение освещенности во время затмения, мы смогли измерить инфракрасный свет, излучаемый планетой. Для спектров затмений поглощение молекулами в атмосфере планеты обычно проявляется как уменьшение испускаемого планетой света на определенных длинах волн. Кроме того, поскольку планета намного меньше и холоднее своей звезды-родителя, глубина затмения намного меньше глубины прохождения."

"Первоначальные наблюдения, которые мы сделали, необходимо было преобразовать в то, что мы называем спектром; по сути, это измерение, показывающее, сколько света либо блокируется, либо излучается атмосферой планеты при различных цветах (или длинах волн) света. Существует множество различных инструментов для преобразования необработанных наблюдений в полезные спектры, поэтому мы использовали два разных подхода, чтобы убедиться, что наши результаты соответствуют различным предположениям".

"Затем мы интерпретировали этот спектр, используя два типа моделей, чтобы смоделировать, как выглядела бы атмосфера планеты в таких экстремальных условиях. Первый тип моделей является полностью гибким, он пробует миллионы комбинаций содержания метана и воды и температур, чтобы найти комбинацию, которая наилучшим образом соответствует нашим данным. Второй тип моделей также исследует миллионы комбинаций, но использует наши существующие знания в области физики и химии для определения уровней содержания метана и воды, которые можно было бы ожидать. Оба типа моделей пришли к одному и тому же выводу: обнаружение метана".

"Мы не только нашли очень неуловимую молекулу, но и теперь можем начать исследовать, что этот химический состав говорит нам о рождении, росте и эволюции планеты. Например, измеряя количество метана и воды на планете, мы можем сделать вывод о соотношении атомов углерода и кислорода".

«Еще одна вещь, которая нас воодушевляет в этом открытии, — это возможность, наконец, сравнить планеты за пределами нашей Солнечной системы с теми, что находятся в ней".