Когда в астрономических пресс-релизах мелькает фраза «планета с земной температурой», воображение тут же рисует пальмы, океаны и легкий бриз. На деле же речь идет о газовом гиганте TOI-199b, где воздух прогрет до горячих +79 °C. Для человека это похоже на запертую машину в разгар июльского дня, но по меркам экзопланет — практически бархатный сезон. С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» ученые впервые смогли детально изучить атмосферу этого «умеренного» экзо-Сатурна и нашли там огромные запасы метана.
TOI-199b находится примерно в 330 световых годах от нас. Это газовый гигант, который по массе и размеру очень похож на наш Сатурн. Он вращается вокруг солнцеподобной звезды (желтого карлика), делая один оборот за 100 с небольшим дней.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Долгие годы астрономы изучали в основном две экзопланетные крайности. С одной стороны, у нас есть собственные Юпитер и Сатурн — ледяные миры, находящиеся так далеко от Солнца, что их внешние слои безвозвратно заморожены. С другой стороны, большинство удобных для изучения экзопланет-гигантов — это так называемые «горячие юпитеры». Они жмутся к своим звездам настолько близко, что их атмосферы раскалены до тысяч градусов, а с неба могут идти дожди из жидкого железа или рубинов.
TOI-199b попал в редкую золотую середину. Его равновесная температура составляет около 350 Кельвинов. Газовых гигантов такого типа известно крайне мало, а уж тех, чью атмосферу можно просветить насквозь — единицы.
Команда астрономов под руководством Жэньюй Ху (Renyu Hu) направила на планету спектрометр NIRSpec, установленный на «Уэббе».
Ученые подловили момент транзита — когда планета проходила прямо на фоне своего солнца. Свет звезды, прошивая атмосферу экзо-Сатурна по краям, поглощался ее химическими элементами. Разложив этот свет в спектр, астрономы получили химический «штрихкод» планеты.
Главной находкой стал метан (CH₄). На Земле этот газ часто ассоциируется с болотами, коровами и прочей биологической активностью, но на газовом гиганте это результат бездушной термодинамики. Дело в том, что в раскаленных атмосферах «горячих юпитеров» углерод предпочитает связываться с кислородом, образуя угарный (CO) или углекислый газ (CO₂). А вот при температурах ниже 1000 Кельвинов углерод охотнее «дружит» с водородом, создавая метан.
В случае с TOI-199b теория идеально совпала с практикой: метана оказалось в избытке, а вот убедительных следов CO и CO₂ приборы не зафиксировали. Кроме того, в спектре обнаружилась загадочная аномалия на длине волны около 3 микрометров. Модели предполагают, что это может быть аммиак (NH₃) или циановодород (HCN), но чтобы сказать наверняка, понадобятся дополнительные наблюдения.
Обнаружение метана на умеренном гиганте — это не просто галочка в каталоге открытий. По словам авторов исследования, это прямой ключ к пониманию того, как вообще формируются планетарные системы.
Количество метана помогает вычислить «металличность» атмосферы — долю элементов тяжелее водорода и гелия. У TOI-199b этот показатель оказался примерно в 13 раз выше солнечного. Это значит, что в период своего формирования планета активно поглощала твердые куски льда и камня (планетезимали), а не просто стягивала на себя легкий газ из протопланетного диска.
Кстати, TOI-199b кружится в своей системе не в одиночестве. Астрономы заметили, что планета немного запаздывает или, наоборот, спешит во время своих транзитов. Это гравитационное «перетягивание каната» (вариация времени транзитов) уверенно выдает присутствие соседа — еще одной массивной планеты TOI-199c, которая пока остается в тени, но заметно влияет на орбиту нашего экзо-Сатурна.
До запуска «Уэбба» ученым оставалось лишь строить догадки о том, как выглядят атмосферы таких «промежуточных» планет. Старые телескопы вроде «Хаббла» просто не имели нужной чувствительности и спектрального охвата в инфракрасном диапазоне, чтобы ловить метановые сигнатуры в столь прохладных мирах.
Теперь TOI-199b стала первой надежной точкой отсчета для изучения облаков и химических процессов на умеренных газовых гигантах. Вполне возможно, что где-то в этой метановой сауне скрываются подсказки о том, почему наша собственная Солнечная система с ее холодными гигантами получилась именно такой, какой мы ее знаем.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Почему на маленьких экзопланетах физически невозможно зарождение жизни
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.