Загадочная миниатюра Нептуна Джеймса Уэбба вынуждена раскрыть некоторые секреты

Никогда раньше астрономам не удавалось наблюдать маленькие Нептуны — тип планет, о которых мы не знаем в нашей Солнечной системе, но очень распространены за ее пределами — так подробно.

Результаты можно прочитать в журнале природа и работа с планетой GJ 1214b. Эта планета находится на расстоянии более 40 световых лет, и ее также называют «мини-Нептун». Такому названию планета обязана тому факту, что она менее массивна, чем Нептун, но, как и Нептун, имеет плотную туманную атмосферу.

облака
Как сложилась эта атмосфера, долгое время было неясно. Предыдущие попытки охарактеризовать атмосферу — тогда с помощью космического телескопа Хаббл — не увенчались успехом. Телескоп Хаббл наткнулся на облачный покров высоко в атмосфере, который скрывал нижние части атмосферы и не позволял телескопу определить состав этой атмосферы. Это было несколько разочаровывающим, но астрономы были оптимистичны в отношении того, что работавший в то время Джеймс Уэбб сможет раскрыть то, что скрывается под облаками в ближайшем будущем.

сеть
Прошло еще несколько лет, и Джеймс Уэбб полностью готов к работе. Однако секреты GJ 1214b больше не должны быть в безопасности. И это действительно так. Потому что в новом исследовании ученые, основанные на наблюдениях с помощью Webb Инфракрасный средний инструмент (MIRI) Проблеск того, что находится под плотным облачным покровом GJ1214b.

Тепловая карта
Используя MIRI, исследователи измерили количество инфракрасного излучения, испускаемого GJ 1214b, когда планета завершила свой оборот вокруг своей родительской звезды примерно за 40 часов. На основе наблюдений исследователи смоглиТепловая картаИли сделать тепловую карту GJ 1214b. Он показывает, среди прочего, что температура стороны планеты, обращенной к родительской звезде (дневная сторона), намного выше, чем температура стороны, постоянно удаленной от родительской звезды (ночной стороны). «Ночная сторона холоднее дневной», — сказала исследователь Элиза Кемптон. В частности, температура колеблется от 279°C днем ​​до 165°C на ночной стороне.

более тяжелые частицы
Эти измерения температуры могут рассказать нам больше о составе атмосферы. Например, такая большая разница температур между дневной и ночной сторонами возможна только в том случае, если атмосфера состоит из более тяжелых молекул, таких как вода или метан, и бедна более легкими молекулами, такими как водород.

История планеты
Необходимы дополнительные исследования, чтобы выяснить точный состав атмосферы, но, основываясь на первоначальных наблюдениях, исследователи вполне уверены, что водяной пар можно найти в атмосфере. Если последующие исследования подтвердят это, они также могут дать нам больше информации о создании и истории GJ 1214b. Как уже упоминалось, атмосфера GJ 1214b содержит относительно небольшое количество водорода, что явно отличает ее от богатой водородом родительской звезды. Это можно объяснить двумя способами. Одна из возможностей состоит в том, что атмосфера GJ 1214b изначально содержала много водорода, но в какой-то момент он был потерян. Другая возможность состоит в том, что планета образовалась не рядом с родительской звездой, а на большем расстоянии от родительской звезды, из более ледяного, богатого водой материала. «Основываясь на наших наблюдениях, GJ 1214b может быть просто водным миром», — говорит Кимптон. В последнем сценарии планета должна была двигаться к звезде на более позднем этапе, в конечном итоге установившись на свою нынешнюю узкую орбиту. «Если вы найдете планету, богатую водой, самое простое объяснение состоит в том, что она образовалась на большем расстоянии от родительской звезды», — говорит Кимптон.

сюрприз
Новые наблюдения также преподносят сюрприз. Например, GJ 1214b оказался намного круче, чем ожидалось. Это можно объяснить удивительно яркой атмосферой, отражающей, а не поглощающей большую часть света родительской звезды. Это должно быть как-то связано с туманностью GJ 1214b высоко в атмосфере, которая, как считалось ранее, состоит из довольно темного, неподвижного вещества, поглощающего много света. «Формирование туманностей или облаков отличается от ожидаемого», — сказал Кемптон. «Он яркий и отражающий, что загадочно и удивительно».

Однако последнее слово точно не сказано о GJ 1214b. Исследователи также надеются изучить другие миниатюрные Нептуны в ближайшем будущем — в том числе с помощью Джеймса Уэбба — чтобы лучше понять, как эти планеты, отсутствующие в нашей Солнечной системе, но хорошо представленные за ее пределами, могут быть . Солнечная система.