Астрономия сделала еще один шаг в изучении далеких миров благодаря беспрецедентному захвату: Космический телескоп Джеймса Уэбба удалось напрямую сфотографировать холодную экзопланету, расположенную всего в нескольких шагах от 12 световых года Земли. Речь идет о Эпсилон Инди Аб, газовый гигант, который благодаря своим характеристикам позволяет нам заглянуть в эволюционную историю нашей собственной Солнечной системы с невиданной ранее точностью.
В этом случае исследователи использовали усовершенствованный коронограф прибора. MIRI (средний инфракрасный диапазон), чтобы отделить свет планеты от ослепительного сияния ее родительской звезды, Эпсилон Инди А. Результатом стало самое четкое и подробное изображение такой холодной экзопланеты из когда-либо полученных, что стало возможным только благодаря новаторской технологии Уэбба.
Открытие Эпсилон Инди Аб Она важна не только из-за своей близости к Земле, но и из-за своей редкости: планеты этого типа с такими низкими температурами, которые можно было бы наблюдать напрямую, едва ли насчитывают несколько десятков в текущих записях.
Необычный портрет: Эпсилон Инди Ab, самая изученная холодная экзопланета
Планета Эпсилон Инди Аб уже много лет интригует научное сообщество. О его существовании стало известно благодаря косвенным измерениям, в частности, с помощью метода лучевой скорости, который обнаруживает крошечные колебания звезды, вызванные гравитацией массивной планеты. Однако до сих пор никому не удавалось наблюдать это напрямую.
Используя чувствительность MIRIДжеймс Уэбб запечатлел инфракрасное излучение, испускаемое самим Эпсилоном Инди Аб. Эта стратегия имеет решающее значение для обнаружения холодных планет, остаточного тепла которых уже недостаточно для излучения в видимом диапазоне, но его можно обнаружить в среднем инфракрасном диапазоне. На изображении показано точечное тело, не разрешенное на диске, где свет длиной 10,6 мкм выглядит в синих тонах, а свет длиной 15,5 мкм — в оранжевых тонах. Местоположение главной звезды отмечено, хотя ее свет был исключен коронографом.
Результат вдвойне ценен: не только подтверждает существование планеты и ее фундаментальные свойства, но и позволяет сравнить характеристики ее атмосферы с характеристиками газовых гигантов в нашей Солнечной системе.
При предполагаемой температуре всего 2 градуса по Цельсию Эпсилон Инди Ab, практически сопоставимая с жидкой водой на Земле, является одной из холодных экзопланет с наиболее прямыми и подробными наблюдениями. Это делает его важным источником информации для изучения атмосфер, богатых такими соединениями, как метан, оксид углерода и диоксид углерода, которые могут присутствовать в больших количествах и существенно изменять профиль поглощения достигающего нас света.
Естественная лаборатория для изучения эволюции планетных систем
Звезда Эпсилон Инди А, хозяин этой экзопланеты, представляет собой оранжевый карлик, несколько более холодный и примерно такого же возраста, как наше Солнце. Тот факт, что такая массивная и холодная планета вращается вокруг звезды такого типа, дает астрономам возможность Исследовать процессы формирования планет и эволюции атмосферы в контекстах, очень похожих на наши, но в то же время далеких от них..
По мнению исследователя Кэролайн Морли (Техасский университет в Остине), до сих пор наличие Epsilon Indi Ab было установлено только с помощью косвенный анализ. Выбор ее в качестве приоритетной цели для телескопа Джеймса Уэбба был обусловлен ожиданием найти планету, «более похожую на Юпитер, чем любая другая сфотографированная до сих пор».
Ведущий автор, Элизабет Мэтьюз (Институт астрономии Общества Макса Планка, Германия) отмечает, что большинство экзопланет, наблюдавшихся непосредственно на сегодняшний день, были молодыми, горячими телами. «Поскольку планеты остывают и сжимаются в течение своей жизни, они становятся гораздо менее яркими и их становится труднее изучать», — объясняет Мэтьюз. Это одна из главных задач для зрелая экзопланетная астрофизика.
Таким образом, Эпсилон Инди Ab — это редкая возможность изучить газовый гигант на продвинутой стадии эволюции, подобной более крупным телам в нашей Солнечной системе.
Наибольший интерес для экспертов представляет возможность анализировать состав атмосферы именно так. Эпсилон Инди Ab всего на 100 градусов теплее Юпитера и Сатурна, что позволяет сравнивать масштабные процессы охлаждения, сжатия и очистки атмосферы. Более того, по сравнению со свободно плавающими коричневыми карликами, Эпсилон Инди Ab еще холоднее, что позволяет нам изучать, насколько точно современные модели отражают наблюдаемую реальность.
Это удивляет даже самих ученых.
Хотя присутствие Эпсилон Инди Ab было предсказано на основе радиальных скоростей ее звезды, его реальные параметры озадачили команду. Оказалось, что планета, согласно наблюдениям Уэбба, имеет массу, почти вдвое превышающую ожидаемую, вращается на некотором расстоянии от своей звезды и описывает орбиту, отличную от первоначально предсказанной. Это расхождение между теоретическими предсказаниями и прямыми измерениями подчеркивает сложность планетных систем и необходимость изучения большего количества полевых случаев с использованием реальных данных.
Группа также указывает на некоторые атмосферные особенности, которые затрудняют интерпретацию данных. Согласно первоначальным анализам, Epsilon Indi Ab менее яркая, чем ожидалось, на более коротких длинах волн, что может быть связано с атмосфера, сильно насыщенная метаном и другими поглощающими газами или плотный облачный покров. Такое поведение, необычное для планет с похожими характеристиками, открывает новые направления исследований химических и физических процессов, которые управляют планетарными атмосферами в экстремальных температурных условиях.
На данный момент группа располагает ограниченными фотометрическими измерениями, и потребуются дальнейшие спектроскопические наблюдения, чтобы точно определить, какие компоненты доминируют в атмосфере и как они влияют на поток излучения.
