Как астрономы использовали Джеймса Уэбба для обнаружения метана в атмосфере экзопланеты

Одной из удивительных способностей космического телескопа Джеймса Уэбба является не только обнаружение присутствия далеких планет, но и возможность заглянуть в их атмосферу, чтобы увидеть, из чего они состоят. С предыдущими телескопами это было чрезвычайно сложно сделать, поскольку у них не было мощных инструментов, необходимых для такого рода анализа, но ученые, использующие Уэбб, недавно объявили, что им удалось обнаружить редкий метан в атмосфере экзопланеты.

Ученые изучали планету WASP-80 b с помощью прибора Уэбба NIRCam, который наиболее известен как камера, но также имеет режим безщелевой спектроскопии, который позволяет расщеплять падающий свет на волны разной длины. Глядя на то, какие длины волн отсутствуют, поскольку они были поглощены целью, исследователи могут сказать, из чего состоит объект — в данном случае атмосфера планеты.

Однако даже с помощью чувствительных инструментов Уэбба обнаружить экзопланету все равно сложно. Это потому, что планеты намного меньше и тусклее звезд, поэтому их практически невозможно увидеть напрямую. Вместо этого исследователи часто обнаруживают их, наблюдая за звездами, вокруг которых они вращаются, используя такие методы, как метод транзита, который измеряет падение яркости звезды, которое происходит, когда планета движется перед ней.

«Используя транзитный метод, мы наблюдали систему, когда планета двигалась перед своей звездой с нашей точки зрения, в результате чего звездный свет, который мы видим, немного тускнел», — объяснил один из авторов исследования Луис Уэлбенкс из Университета штата Аризона. заявление . «Это похоже на то, когда кто-то проходит перед лампой, и свет тускнеет. В это время тонкое кольцо атмосферы планеты вокруг границы дня и ночи планеты 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, наблюдая, какие цвета света блокируются».

Когда авторы применили этот метод на WASP-80b, они обнаружили доказательства наличия в атмосфере планеты как воды, так и метана. Планеты нашей солнечной системы, такие как Юпитер и Сатурн, также имеют метан в своих атмосферах, но эта планета намного теплее, ее температура превышает 1000 градусов по Фаренгейту. Обнаружение метана на планете этого типа, называемой теплым Юпитером, интересно, потому что оно может помочь ученым узнать о планетарных атмосферах, а также потому, что, несмотря на то, что он обычно встречается в атмосферах планет в нашей Солнечной системе, он редко обнаруживается в атмосферах экзопланет.

Это также может быть актуально для поиска жизни за пределами нашей планеты. «Метан не только является важным газом для отслеживания состава атмосферы и химического состава планет-гигантов, но также предполагается, что в сочетании с кислородом он может быть возможным признаком биологии», — сказал Уэллбэнкс. «Одна из ключевых целей Обсерватории обитаемых миров , следующей флагманской миссии НАСА после JWST и Романа, — поиск газов, таких как кислород и метан, на планетах земного типа вокруг звезд, подобных Солнцу».

Исследование опубликовано в журнале Nature .