Впервые аппарат «Джеймс Уэбб» был использован исследователями для подтверждения наличия внесолнечной планеты. Это первое подтверждение космического телескопа с момента начала его научной деятельности. Формально классифицированная как LHS 475 b, эта экзопланета имеет каменистую структуру и размер, равный размеру Земли. Джеймс Уэбб и раньше наблюдал и изучал экзопланеты, но это первый случай, подтвержденный другими телескопами.
Исследовательская группа, проводившая наблюдения, выбрала звездную систему LHS 475 после изучения данных спутника НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Полученные данные позволили предположить наличие экзопланеты. Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec спутника Уэбба смог легко обнаружить экзопланету благодаря наблюдению всего двух транзитов, то есть каталогизации всего двух прохождений планеты перед своей звездой. Не было никаких сомнений в том, что планета существует, благодаря первозданным данным прибора.
«Эти первые результаты наблюдений за каменистой планетой размером с Землю открывают двери для многих будущих возможностей изучения атмосфер каменистых планет с помощью Уэбба«, — сказал Марк Клэмпин, директор отдела астрофизики в штаб-квартире НАСА. ««Уэбб» все ближе подводит нас к новому пониманию землеподобных миров за пределами Солнечной системы, и миссия только начинается«.
Из всех телескопов, работающих в настоящее время в космосе, только «Уэбб» способен охарактеризовать атмосферы внесолнечных планет размером с Землю. Благодаря NIRSpec, который наблюдал за изменениями в свете LHS 475, когда планета вращалась вокруг нее, исследователи получили кривую блеска, представляющую транзит экзопланеты перед своей звездой.
Экзопланета вращается вокруг своей звезды, красного карлика, удаленного от нас на расстояние около 41 светового года, и находится в созвездии Октант. Она находится очень близко к своей звезде: полную орбиту она проходит всего за два земных дня. И хотя она находится ближе к своей звезде, чем любая планета Солнечной системы, температура красного карлика меньше половины температуры Солнца, поэтому исследователи предсказывают, что на ней все еще может существовать атмосфера.
Уэбб также показал, что планета на несколько сотен градусов теплее Земли, поэтому если в будущем будут обнаружены облака, исследователи могут прийти к выводу, что планета больше похожа на Венеру, которая имеет атмосферу из углекислого газа и вечно окутана густыми облаками.
Что показывают спектры?
Команда попыталась оценить, что находится в атмосфере планеты, проанализировав ее спектр пропускания, полученный с помощью NIRSPec, который позволяет понять, какие химические элементы присутствуют в оболочке планеты. Плоская линия в спектре, подобная найденной для LHS 475 b, может многое рассказать о планете.
В действительности Уэбб не наблюдал обнаруживаемого количества какого-либо элемента или молекулы. Данные на приведенном ниже графике (белые точки) соответствуют спектру, характерному для планеты без атмосферы (желтая линия). Фиолетовая линия представляет атмосферу из чистого углекислого газа и при нынешнем уровне точности неотличима от плоской линии. Зеленая линия представляет чисто метановую атмосферу, что не является благоприятным, поскольку метан, если он присутствует, должен блокировать больше звездного света на длине волны 3,3 микрона. Поэтому, хотя команда не смогла сделать вывод о том, какие элементы присутствуют в атмосфере, они смогли исключить плотную атмосферу с преобладанием метана (подобную атмосфере спутника Сатурна Титана).
Одна из возможностей заключается в том, что атмосфера состоит из чистого углекислого газа, но для подтверждения этого команде необходимы более точные измерения. Исследователи планируют получить дополнительные спектры с помощью новых наблюдений летом 2023 года.
Однако в ожидании этого результаты исследования открыли возможность обнаружения с помощью JWST планет размером с Землю, вращающихся вокруг небольших красных карликов. «Это подтверждение подчеркивает точность инструментов миссии«, — сказал Кевин Стивенсон из Университета Джона Хопкинса в Мэриленде и соавтор статьи. «И это только первое из многих открытий, которые он сделает«. Коллега Якоб Лустиг-Ягер согласен: «С этим телескопом каменистые экзопланеты — это новый рубеж».