Международная группа астрономов во главе с Элизабет Мэттьюз из Института астрономии Макса Планка осуществила подробное изучение атмосферы экзопланеты Epsilon Indi Ab, газового гиганта, находящегося на относительно небольшом расстоянии от Земли – всего в нескольких световых годах. Благодаря данным, полученным с космического телескопа Джеймса Уэбба, ученые выявили нетипичные признаки, свидетельствующие о потенциальном наличии облаков, состоящих из водяного льда, в атмосфере этой планеты.
Полученные данные имеют значение, поскольку они демонстрируют недостатки существующих моделей, применяемых для анализа атмосфер экзопланет. Ранее многие симуляции упрощали вычисления, игнорируя влияние облаков, однако недавние наблюдения указывают на то, что эти структуры могут оказывать значительное воздействие даже на холодные планеты, удаленные от своей звезды. Epsilon Indi Ab, расположенная в 11,9 световых годах от Земли, классифицируется как «аналог Юпитера», что означает, что ее характеристики схожи с характеристиками газового гиганта нашей Солнечной системы. Исследование таких объектов представляет собой сложную задачу: в отличие от горячих планет, находящихся вблизи своей звезды, холодные юпитероподобные миры испускают меньше энергии, что затрудняет их наблюдение с использованием стандартных методов. Таким образом, данная работа является важным этапом в изучении планет, подобных объектам нашей планетной системы.
Epsilon Indi Ab вращается вокруг звезды Epsilon Indi A на орбите, удалённость которой приблизительно в четыре раза больше, чем расстояние от Юпитера до Солнца. Масса этой планеты оценивается в 7,6 массы Юпитера, однако ее диаметр сопоставим с диаметром Юпитера. Температура поверхности Epsilon Indi Ab относительно невысока для экзопланеты, исследуемой с помощью телескопа «Уэбб», и колеблется от 200 до 300 Кельвинов, что делает ее одним из наиболее близких аналогов холодных планет Солнечной системы, зафиксированных на сегодняшний день. Для изучения планеты исследователи использовали прибор MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона) космического телескопа, который функционирует в среднем инфракрасном диапазоне и применяет метод прямого получения изображений. С помощью коронографа удалось заблокировать свет звезды, что позволило сделать планету видимой, а специальные фильтры предоставили возможность провести анализ состава атмосферы. В ходе наблюдений астрономы, в частности, стремились обнаружить следы аммиака (NH₃), молекулы, которая является преобладающим компонентом верхних слоев атмосферы Юпитера.
Полученные данные свидетельствуют о том, что концентрация аммиака оказалась меньше прогнозируемой. В связи с этим, ученые выдвинули предположение о существовании плотных, но неоднородных облаков, состоящих из водяного льда, которые влияют на распределение наблюдаемых молекул. Данное неожиданное открытие указывает на более сложную организацию атмосферы, нежели это предполагают теоретические модели. Выявление облаков на Epsilon Indi Ab указывает на важность совершенствования моделей, применяемых для анализа данных наблюдений. Ранее многие симуляции упрощали описание экзопланетных атмосфер, исключая облака из-за сложности вычислений, которые они требуют. Тем не менее, новые наблюдения демонстрируют, что эти структуры способны оказывать существенное воздействие на результаты, что делает пересмотр теоретических подходов необходимым.
Данное исследование имеет значительные последствия и для поиска экзопланет. Методы, примененные для наблюдения за Epsilon Indi Ab, служат своеобразной площадкой для отработки будущих исследований планет, которые еще больше напоминают Землю. Ключевым этапом в идентификации потенциальных признаков жизни на отдаленных планетах станет умение правильно интерпретировать слабые и сложные сигналы. Существенный вклад в эту область может внести космический телескоп Нэнси Грейс Роман, запуск которого запланирован на сентябрь 2026 года. Эта обсерватория позволит напрямую изучать свет, отраженный облаками, что предоставит данные, дополняющие информацию, полученную телескопом Уэбб. В настоящее время исследовательская группа намерена продолжить наблюдения других планет, схожих с Юпитером, чтобы расширить выборку и углубить понимание атмосфер холодных газовых гигантов.
Исследование в журнале The Astrophysical Journal Letters.