Экзопланета WASP-166b находится на расстоянии 368 световых лет от Земли, на границе зоны, известной как пустыня горячих нептунов – области, расположенной неподалеку от звезды, где планеты, сопоставимые по размеру с Нептуном, встречаются крайне редко. Вопреки экстремальным условиям, этот необычный мир сохранил плотную атмосферу, в которой зафиксированы признаки воды и углекислого газа. Это открытие значительно расширяет понимание эволюции экзопланет в космических «пустынях».
Экзопланета WASP-166b вращается вокруг звезды спектрального класса F9V, параметры которой на 20 процентов превышают характеристики Солнца по размеру и массе. Масса этой планеты в 32 раза больше массы Земли, а ее размер – в семь раз. Один полный оборот вокруг звезды, относящейся к классу супернептунов, занимает всего 5,44 дня, а температура поверхности может достигать 1000 °C, что соответствует приблизительно 1270 K).
Для выяснения того, как WASP-166b удержал атмосферу и выжил в условиях, характерных для горячих нептунов (региона, где планеты не способны достичь размеров обычных горячих Юпитеров), международная группа астрономов во главе с Эндрю Майо (Andrew W. Mayo) из Калифорнийского университета (США) провела исследование экзопланеты и ее звезды с использованием космического телескопа «Джеймс Уэбб». Выводы исследования представлены на сервере препринтов Корнеллского университета.
Используя спектрографы NIRSpec и NIRISS SOSS, установленные на борту телескопа «Джеймс Уэбб», ученые отслеживали прохождение планеты перед диском звезды. При этом, NIRISS SOSS позволяет получать изображения в ближнем инфракрасном диапазоне. Когда планета оказывается между звездой и наблюдателем, часть излучения звезды проходит через ее атмосферу, а анализ спектральных линий поглощения дает возможность определить химический состав и создать детальную модель атмосферы.
На основе полученных данных, авторы исследования выявили в атмосфере супернептуна наличие воды (H₂O), углекислого газа (CO₂), небольшое количество аммиака (NH₃) и значительное содержание тяжелых элементов. Содержание «металлов» (элементов, тяжелее гелия) в атмосфере супернептуна превышает аналогичный показатель у его звезды, а коэффициент углерода к кислороду (C/O) оказался несколько меньше, чем в звездной атмосфере).
Согласно мнению астрономов, это свидетельствует о вероятном формировании экзопланеты WASP-166b за пределами зоны, где происходит конденсация летучих веществ, и ее последующем перемещении ближе к области горячих нептунов.
Помимо этого, исследователи зафиксировали облачные образования на средних слоях атмосферы. Их наличие, вкупе с высоким уровнем ультрафиолетового излучения от звезды и коротким периодом обращения (5,44 суток), указывает на процесс фотоиспарения – явление, при котором излучение звезды приводит к разрушению атмосферы планеты, как минимум на текущем этапе её развития.
WASP-166b входит в число сотен супернептунов, которые астрономы исследуют с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб». Новые результаты исследования помогают понять формирование и развитие этих планет, а также дают ученым информацию о принципиальных процессах, обуславливающих возникновение горячих нептуновых пустынь.