Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил воду и угарный газ на экзопланетах в редкой молодой планетной системе

Ученые с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» смогли обнаружить воду и угарный газ на экзопланетах в редкой планетной системе HR 8799. Как следует из препринта, опубликованного в конце октября коллаборацией астрономов во главе с Энтони Боккалетти, ученые впервые изучили молодую планетную систему в среднем инфракрасном диапазоне с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» и выяснили природу трех ее экзопланет, которые оказались газовыми гигантами.

Главной целью исследования стали атмосферы планет, в частности, удалось выяснить их температуру — примерно от 600 до 1000 градусов Цельсия. С помощью MIRI — инструмента телескопа «Джеймс Уэбб», работающего в среднем инфракрасном диапазоне, — было установлено, что атмосферы экзопланет содержат воду и угарный газ. По итогам спектральных наблюдений ученые полностью отказались от гипотезы, что речь идет о коричневых карликах, и подтвердили, что в действительности эти планеты — газовые гиганты типа Юпитера.

Звезда HR 8799 в полтора раза больше Солнца и находится от нас на расстоянии около 133 световых лет. Она давно интересовала ученых, так как еще 15 лет назад у нее удалось обнаружить 3 планеты. Особый интерес ученых объясняется также тем, что HR 8799 — очень молодая звезда, ей всего 30 миллионов лет, поэтому на ее примере можно наблюдать процесс формирования планет.

За 15 лет наблюдений удалось установить орбиты трех экзопланет вокруг звезды, их размеры и массу. Все они в несколько раз больше Юпитера и вращаются на орбитах от 16 до 71 астрономических единиц от звезды. Это делает данную планетную систему чрезвычайно редкой, так как планеты — газовые гиганты, обращающиеся на расстоянии более 5 астрономических единиц от своей звезды, нетипичны. Кроме того, по своим массам эти планеты лишь немного отличаются от коричневых карликов — «недозвезд», в недрах которых уже могут идти некоторые ядерные реакции, но еще не происходит превращение обычного водорода в гелий.

У HR 8799 имеется также диск из «обломков строительного материала» планетной системы, состоящий из двух поясов космической пыли. Ранее предполагалось, что на краю этого диска может сидеть еще одна планета, размером меньше Юпитера, но больше Сатурна. Наблюдения «Джеймса Уэбба» позволили установить, что к планетной системе HR 8799 эта светящаяся точка отношения не имеет, а представляет собой проецирующийся на планетную систему не связанный с нею объект.

Одной из задач, которые ставились перед космическим телескопом «Джеймс Уэбб» при его разработке и запуске, был поиск и изучение экзопланет, то есть планет у звезд, кроме Солнца. В числе приоритетов в этих исследованиях — изучение молодых планетных систем. Исследование HR 8799 стало первым использованием MIRI для изучения молодых звезд с экзопланетами. Ученые надеются на этом примере отработать методы и алгоритмы, которые позволят изучать другие аналогичные системы.