«Джеймс Уэбб» преодолел туман и выявил тонкую атмосферу у экзопланеты TOI-421 b

Впервые исследована атмосфера субнептуна TOI-421 b с использованием космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), что открыло неожиданные данные о составе и развитии этого распространённого, но недостаточно изученного класса экзопланет. Открытая в 2020 году, планета расположена на расстоянии 244 световых лет от Земли и вращается вокруг звезды, похожей на наше Солнце, что отличает её от большинства подобных планет, обычно обнаруживаемых около красных карликов.

Ранее изучение атмосфер субнептунов сталкивалось с серьёзными трудностями: густые облачные слои скрывали важные спектральные линии, делая данные телескопов, таких как Kepler, неинформативными. TOI-421 b стала исключением благодаря температуре в 727°C (1340°F), что выше порога в 577°C (1070°F), при котором метан не формирует фотооблака. Это дало возможность JWST впервые получить чёткий спектр её атмосферы.

Анализ показал наличие водяного пара, следов окиси углерода и диоксида серы, но отсутствие метана и углекислого газа. Самой удивительной находкой стал преобладающий водород, указывающий на лёгкость атмосферы. Ранее предполагалось, что субнептуны обладают плотными оболочками из тяжёлых молекул, что ставит под сомнение текущие модели их формирования.

Учёные также заинтересовались схожестью состава атмосферы TOI-421 b с химическим профилем её звезды. Это может свидетельствовать о сохранении ею первичной атмосферы протопланетного диска или об утрате тяжёлых элементов из-за высоких температур. Орбитальный период TOI-421 b — всего 5,7 дня, что типично для «горячих» субнептунов, но необычно для планет у звёзд, похожих на Солнце.

Это открытие порождает новые вопросы: является ли TOI-421 b частью отдельного подкласса субнептунов, формирующихся близко к звёздам солнечного типа, или её особенности вызваны уникальными условиями системы. Астрономы планируют изучить схожие экзопланеты, используя спектрограф NIRSpec телескопа «Джеймс Уэбб» для получения ответов.

Полученные результаты показывают, что высокая чувствительность телескопа позволяет преодолеть ограничения прошлых миссий. Это открывает путь к систематическому изучению атмосфер субнептунов, составляющих до 40% известных экзопланет. Изучение их эволюции важно для понимания процессов формирования планетных систем, включая и нашу.

Источник: iXBT