Космічний телескоп Webb вперше зафіксував нутрощі екзопланети

Дані космічного телескопа Джеймса Вебба показують, що WASP-107 b має значно менше метану, ніж очікувалося, і напрочуд велике ядро, що дає ключову інформацію про хімічний склад атмосфери та внутрішню динаміку. На планеті WASP-107 b, схожій на цукрову вату, ховається напрочуд низька кількість метану та надвелике ядро.

Відкриття, засновані на даних, отриманих космічним телескопом Джеймса Вебба, знаменують собою перші вимірювання маси ядра екзопланети і, ймовірно, ляжуть в основу майбутніх досліджень атмосфери та надр планет, що є ключовим аспектом у пошуках придатних для життя світів за межами нашої Сонячної системи.

«Зазирнути всередину планети за сотні світлових років від вас звучить майже неможливо, але коли ви знаєте масу, радіус, атмосферний склад і тепло її внутрішніх частин, у вас є все, що вам потрібно, щоб отримати уявлення про це. що всередині і наскільки це ядро ​​важке», – сказав провідний автор Девід Сінг, почесний професор Bloomberg Землі та планетарних наук в Університеті Джона Гопкінса. «Тепер ми можемо зробити це для багатьох різних газових планет у різних системах».

Нещодавно опубліковане в Nature дослідження показує, що на планеті міститься в тисячу разів менше метану, ніж очікувалося, а ядро ​​в 12 разів масивніше земного.

Планетарний склад і потенціал для проживання

Гігантська планета, оповита розпеченою атмосферою, пухнастою, як бавовна, WASP-107 b обертається навколо зірки приблизно за 200 світлових років від нас. Він пухкий через свою структуру: світ розміром з Юпітер і має лише десяту частину маси планети.

Незважаючи на те, що на ній є метан — цеглинка життя на Землі, планета не вважається придатною для життя через її близькість до батьківської зірки та відсутність твердої поверхні. Але це може містити важливі підказки про пізню стадію планетарної еволюції.

Таємниці метану та хімічна динаміка

В окремому дослідженні, опублікованому в Nature, інші вчені також помітили метан за допомогою телескопа Webb і надали аналогічну інформацію про розмір і щільність планети.

«Ми хочемо дивитися на планети, більш схожі на газові гіганти в нашій сонячній системі, в атмосфері яких багато метану», — сказав Сінг. «Ось тут історія WASP-107 b стала дуже цікавою, тому що ми не знали, чому рівень метану такий низький».

Нові вимірювання метану свідчать про те, що молекула перетворюється на інші сполуки, коли тече вгору з надр планети, взаємодіючи з сумішшю інших хімічних речовин і світлом зірок у верхніх шарах атмосфери. Команда також виміряла діоксид сірки, водяну пару, вуглекислий газ і чадний газ і виявила, що WASP-107 b містить більше важких елементів, ніж Уран і Нептун .

Спостережні дослідження та майбутні дослідження

Профіль хімії планети починає розкривати ключові частини в головоломці того, як планетарні атмосфери поводяться в екстремальних умовах, сказав Сінг. Його команда проведе подібні спостереження протягом наступного року на додаткових 25 планетах за допомогою телескопа Webb.

«Ми ніколи не могли детально вивчити цей процес змішування в атмосфері екзопланети, тому це допоможе зрозуміти, як відбуваються ці динамічні хімічні реакції», — сказав Сінг. «Це те, що нам точно потрібно, коли ми починаємо дивитися на скелясті планети та сигнатури біомаркерів».

Внутрішні джерела тепла та вплив атмосфери

Вчені припустили, що надмірно завищений радіус планети є результатом джерела тепла всередині, сказав Зафар Рустамкулов, докторант Джона Хопкінса з планетології, який керував дослідженням. Поєднавши фізичні моделі атмосфери та внутрішньої атмосфери з даними Вебба про WASP-107 b, команда пояснила, як термодинаміка планети впливає на її спостережувану атмосферу.

«Планета має гаряче ядро, і це джерело тепла змінює хімічний склад газів глибше, але також сприяє цьому сильному, конвективному змішуванню, яке виходить зсередини», — сказав Рустамкулов. «Ми вважаємо, що це тепло спричиняє зміну хімічного складу газів, зокрема, руйнує метан і створює підвищену кількість вуглекислого та чадного газу».

Поточні дослідження та майбутні експерименти

Нові відкриття також представляють найчіткіший зв’язок, який вчені змогли встановити між внутрішньою частиною екзопланети та верхньою частиною її атмосфери, сказав Рустамкулов. Минулого року телескоп Webb помітив діоксид сірки приблизно за 700 світлових років від нас на іншій екзопланеті під назвою WASP-39, забезпечивши перші докази атмосферної сполуки, створеної реакціями, викликаними світлом зірок.

Команда Джонса Гопкінса зараз зосереджується на тому, що може підтримувати гаряче ядро, і очікує, що в грі можуть діяти сили, подібні до тих, що викликають припливи та відливи в океанах Землі. Вони планують перевірити, чи розтягує та тягне планету її зірка, і як це може пояснити високу температуру ядра.