Космічний телескоп імені Джеймса Вебба досяг ще однієї віхи, отримавши пряме зображення однієї з найхолодніших і найстаріших відомих екзопланет. Космічний телескоп JWST досяг ще однієї віхи, отримавши пряме зображення далекої, холодної планети в Сонячній системі, відмінній від нашої, оголосили астрономи 10 червня.
Екзопланета, що отримала назву 14 Herculis c, або скорочено 14 Her c, обертається навколо зірки, схожої на Сонце, на відстані приблизно 60 світлових років від Землі в сузір’ї Геркулеса. На новому зображенні JWST вона виглядає як слабка, розмита помаранчева цятка, її колір з’являється в результаті випромінювання тепла з її атмосфери, що перетворюється на видимі відтінки.
Астрономи підрахували, що 14 Her c утворилася близько 4 мільярдів років тому і має крижану атмосферну температуру всього 26 градусів за Фаренгейтом (мінус 3 градуси за Цельсієм). 14 Її c обертається навколо своєї зірки на відстані близько 1,4 мільярда миль (2,2 мільярда кілометрів), що приблизно в 15 разів далі від зірки, ніж Земля від Сонця. Якби її розмістити в нашій Сонячній системі, вона б знаходилася між Сатурном та Ураном.
Але, на відміну від плоских, добре впорядкованих орбіт планет нашої Сонячної системи, система 14 Herculis різко зміщена. Її дві відомі планети, включаючи 14 Her c, обертаються під кутами приблизно 40 градусів одна до одної, створюючи візерунок перетину, подібний до літери “X”, навколо своєї зірки. Таке незвичайне розташування, можливо, було спричинене раннім викиданням третьої масивної планети з системи, що втягнуло дві інші в гравітаційно турбулентне «планетне перетягування каната», сказав Балмер.
«Ці коливання, здається, стабільні протягом тривалого часу», – сказав він. «Ми намагаємося зрозуміти, які види розсіювання між планетами можуть призвести до такої екзотичної конфігурації орбіт».
Ця нестабільність виявилася науковою перевагою для команди Балмера. З майже 6000 відомих екзопланет лише невелику частину було безпосередньо зображено.
«Зробити це технічно дуже складно», — сказав Балмер. Планети світять у тисячі, а в деяких випадках навіть у мільйони чи мільярди разів слабше, ніж зірки, навколо яких вони обертаються, тому вони «схожі на світлячків поруч із маяками», — сказав він.
Більшість екзопланет, що отримують прямі зображення, — це гарячі, молоді газові гіганти, які випромінюють достатньо інфрачервоного світла, щоб виділятися на тлі інтенсивного сяйва своїх зірок. Натомість холодніші та старіші планети, такі як 14 Her c, зазвичай занадто тьмяні для виявлення. Однак, нахилена, нестандартна орбіта планети «є чудовою новиною для прямої візуалізації», — сказав Балмер. «Ми можемо впевнено передбачити, що JWST зможе розрізнити найвіддаленішу планету в системі».
Використовуючи спеціалізований пристрій телескопа для блокування зоряного світла, відомий як коронограф, Балмеру та його команді вдалося виділити слабке інфрачервоне світіння планети.
«Тепер ми можемо додати до каталогу старіші екзопланети, які набагато холодніші, ніж ті, що ми безпосередньо бачили до Вебба», – сказав Балмер у своїй заяві.
Ґрунтуючись на розрахунковому вікі 14 Her c, який становить близько 4 мільярдів років, її масі приблизно в сім разів більшій за Юпітер, та комп’ютерних моделях еволюції планет, дослідники очікували, що планета виглядатиме яскравішою — або випромінюватиме більше тепла — ніж насправді на зображенні JWST.
«Насправді планета значно тьмяніша, ніж ми очікували», — сказав Балмер. «Однак ми не вважаємо, що це проблема еволюційних моделей».
Досліджуючи атмосферу світу, JWST виявив вуглекислий газ та чадний газ за температур, де зазвичай очікується наявність метану, що свідчить про те, що сильні висхідні потоки переносять гарячі гази з глибин атмосфери до холодніших верхніх шарів, сказав Балмер. Ці гази, можливо, разом з тонкими крижаними хмарами, зменшують тепло, що виходить у космос, через що планета виглядає холоднішою та тьмянішою, ніж очікувалося.
Завдяки 14 Her c астрономи розширили коло екзопланет, які вони можуть вивчати. Досліджуючи планети з різною масою, температурою та орбітальною історією, вчені сподіваються глибше зрозуміти, як формуються та еволюціонують планетні системи, включаючи нашу власну.
«Ми хочемо зрозуміти, як змінюються ці планети, бо ми хочемо зрозуміти, як ми сюди потрапили», – сказав Балмер. Ця стаття була вперше опублікована на Space.com.