Анализ, проведенный с помощью телескопа Джеймса Уэбба, выявил наличие углекислого газа в атмосфере газового гиганта WASP-39 b. Данное открытие, сделанное за пределами Солнечной системы, является первым в своем роде и может предоставить ценную информацию о процессе формирования экзопланеты.
Космический телескоп Джеймса Уэбба в основном функционирует в ближнем и среднем инфракрасном спектре. Благодаря этому он является полезным инструментом для изучения не только самых удалённых и древними галактиками, располагаются и планеты, находящиеся на значительно меньших расстояниях. Во время прохождения планеты на фоне своей звезды, часть ее излучения проходит сквозь атмосферу, поглощая фотоны с конкретной длиной волны.
Телескоп позволяет выявлять линии поглощения, что необходимо для определения газового состава атмосферы. Благодаря высокой разрешающей способности телескопа James Webb стало возможным исследовать относительно небольшие планеты, которые ранее были недоступны для Hubble, Spitzer и других телескопов предыдущих поколений. В качестве первого шага в этом направлении James Webb сосредоточился на экзопланете WASP-39b, в атмосфере которой ранее обнаружили большие количества водяного пара.
Экзопланета WASP-39b вращается вокруг звезды, схожей с Солнцем – желтого карлика, что находится на расстоянии 700 световых лет от нашей планеты. Это горячий Юпитер – газовый гигант, который расположен у своей звезды гораздо ближе, чем Меркурий у Солнца. Его размеры превышают размеры Юпитера в 1,3 раза, однако плотность, и, соответственно, масса планеты значительно меньше массы Юпитера.
Новые наблюдения за экзопланетой WASP-39b, выполненные с помощью телескопа Джеймса Уэбба, и их предварительные итоги опубликованы в статье, принятой к публикации в журнале Nature. В будущем астрономы планируют опубликовать полный спектр данных, включающий оптический и инфракрасный диапазоны – это позволит получить детальные сведения об атмосфере. Первоначальные результаты уже показали наличие значительных концентраций углекислого газа, помимо воды. Это первая подобная находка в атмосфере экзопланеты, расположенной на большом расстоянии от Земли.
Обнаружение СО2 интересно не только само по себе. Этот газ позволяет оценить металличность планеты, то есть содержание в ней элементов тяжелее водорода и гелия, которые доминируют в составе как звезд, так и газовых гигантов. Тем не менее считается, что «металлы» играют важнейшую роль в процессе формирования таких планет. Именно они образуют зародыш, вокруг которого накапливается большое количество более легких и летучих веществ, складывающих планеты, подобные Юпитеру, Сатурну или Урану.
Анализ содержания углекислого газа в атмосфере WASP-39b выявил, что ее металличность сопоставима с характеристиками Сатурна, а масса планеты также близка к сатурнианской. Если не учитывать систему колец, эти два небесных тела демонстрируют поразительное сходство, отличаясь главным образом расстоянием до звезды. Вероятно, они образовались в схожих условиях и при одинаковом сценарии, однако впоследствии что-то привело к тому, что орбиты планет существенно разошлись.