JWST вперше зафіксував найменший чужопланетний світ — екзопланету TWA-7b
Потужний космічний телескоп James Webb (JWST) вперше виявив екзопланету за межами Сонячної системи — навколо новонародженої зорі, розташованої лише за 111 світлових років від Землі. Об’єкт отримав назву TWA-7b і є найменшою екзопланетою, яку людство коли-небудь безпосередньо зображало.
TWA-7b — це холодний газовий гігант, маса якого становить приблизно третину від маси Юпітера. Він обертається навколо своєї зорі — червоного карлика — на відстані, що в 52 рази перевищує відстань Землі до Сонця. В умовах нашої Сонячної системи це відповідало б положенню далеко за межами орбіти Плутона, в області Пояса Койпера.
Але не лише сама планета є винятковим об’єктом. Завдяки надзвичайно детальним спостереженням команда астрономів на чолі з Анн-Марі Лагранж із Паризької обсерваторії змогла підтвердити теоретичні моделі формування планет і їхню взаємодію з навколишнім середовищем.
На думку дослідників, це відкриття демонструє величезний потенціал JWST не лише для вивчення екзопланет опосередковано, а й для безпосереднього зображення об’єктів, які недоступні для інших інструментів.
«Наші результати показують, що інфрачервоний прилад MIRI на борту JWST відкрив нове вікно у вивченні планет із масою меншою за Юпітер методом прямого зображення», — йдеться у статті.
Зокрема, TWA-7b, маса якої приблизно у 100 разів перевищує масу Землі, є принаймні у 10 разів легшою за будь-яку іншу екзопланету, яку раніше безпосередньо зображали. Ба більше, згідно з моделями, JWST здатен виявляти планети із масою від 25 до 30 земних. На сьогодні вчені підтвердили існування майже 6 000 екзопланет, і це надзвичайне досягнення, враховуючи, наскільки важко їх виявляти. Переважну більшість було відкрито опосередковано — за змінами світла від зір, спричиненими гравітаційним або світловим ефектом планет.
Зірка TWA-7 є надзвичайно зручною ціллю для прямого зображення, адже вона дуже молода — приблизно 6,4 мільйона років, і все ще оточена протопланетним диском із матеріалу, який колись «вигодував» цю зірку. Саме в таких дисках і народжуються планети: частинки матеріалу злипаються у грудки, що поступово накопичують масу. Цей процес створює прогалини в диску, які формуються новонародженими планетами.
Дослідники відзначають, що хоча прогалини та кільця в дисках уже спостерігали, жодної планети, яка б їх створювала, раніше виявлено не було. Система зорі TWA-7 орієнтована так, що ми бачимо диск практично в повному профілі. JWST направили саме на ці прогалини, аби перевірити, чи не ховається там планета.
«Ми однозначно зафіксували джерело за 1,5 кутової секунди від зірки, яке найкраще інтерпретується як холодна планета з масою меншою за Юпітер», — пишуть автори. Аналіз показав, що її маса приблизно дорівнює масі Сатурна.
Це надзвичайне відкриття не лише суттєво знижує відому межу маси планет, які можна безпосередньо зобразити, а й відкриває шлях до глибших досліджень. Науковці вважають, що JWST зможе виявляти ще менш масивні планети. JWST часто використовують для вивчення атмосфер екзопланет методом транзитної спектроскопії. Проте пряме зображення дозволяє отримати унікальні дані про фізичні характеристики планет — їхню будову, температуру, динаміку.
«TWA-7b чудово підходить для моделювання взаємодії диску та планети», — зазначають дослідники.
«Оскільки об’єкт добре відокремлений кутово від зорі, його можна детально вивчати спектроскопічно, зокрема аналізувати атмосферу та внутрішню будову холодної, неосвітленої планети з масою меншою за Юпітер (приблизно 320 К), і проводити порівняння з нашими гігантами Сонячної системи».
Дослідження опубліковано в журналі Nature.