Благодаря наблюдениям, выполненным с использованием космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), ученые получили возможность впервые в деталях исследовать газовую оболочку одного из наиболее удаленных от нас объектов вне Солнечной системы – экзопланету GJ 504 b, часто называемую «Розовая планета». Полученные данные указывают на вероятность существования необычных скоплений кристаллов металлов в атмосфере этой холодной планеты. Ранее подобные образования предсказывались лишь теоретически и никогда не были зафиксированы непосредственно.

GJ 504 b была обнаружена еще в 2013 году, но с самого начала представляла собой чрезвычайно сложную мишень для изучения. Ее низкая светимость и большое удаление от Земли делали практически невозможным ее наблюдение при помощи наземных телескопов; за многие годы они так и не смогли собрать достаточно информации для анализа состава атмосферы планеты. Только переход к космическим инфракрасным исследованиям позволил преодолеть помехи, вызванные светом звезды и получить спектральные данные об этом небесном теле.

Эта экзопланета расположена на расстоянии приблизительно 57 световых лет от нашей планеты и вращается вокруг звезды, схожей с Солнцем. Масса GJ 504 b оценивается примерно в 25 раз больше массы Юпитера, что ставит ее между массивными газовыми гигантами и коричневыми карликами. Температура поверхности составляет около 290 градусов Цельсия – значительно ниже температуры подобных объектов, которая обычно колеблется от 540 до 1100 °C. По мнению ученых, возраст этой звездной системы варьируется между 2,5 и 4 миллиардами лет, что также влияет на ее уникальные физические характеристики.

Для получения данных международная группа исследователей во главе с Энишем Бабураджем, постдокторантом из Северо-Западного университета, применила коронографический режим телескопа JWST. Этот метод позволяет блокировать яркий свет звезды и выделять слабое излучение от планеты. Кроме того, были использованы сложные алгоритмы обработки информации для очистки сигнала и восстановления спектра объекта – визуального представления распределения света по длинам волн, которое помогает определить химическую структуру атмосферы.

Спектральный анализ выявил присутствие водяного пара, метана, углекислого газа и аммиака в атмосфере экзопланеты GJ 504 b. Тем не менее, при построении модели атмосферных условий возникла рассогласованность с фактическими данными, которую удалось разрешить лишь включением в расчеты облаков определенного типа. Наилучшее соответствие наблюдаемым параметрам было достигнуто при использовании конфигурации, содержащей облака из металлических солей – соединения, предсказанные теоретически более полутора десятилетий назад, но не подтвержденные ранее наблюдениями.

По мнению исследователей, эти образования на основе солей способны выполнять роль своеобразной атмосферной «экранировки», маскируя некоторые химические индикаторы из глубин газовой оболочки. Дополнительно полученные сведения указывают на повышенную концентрацию тяжелых элементов в составе планеты, которые в астрономии обычно обозначаются термином «металлы». Это делает состав GJ 504 b еще более сложным и нетипичным для холодных планет.

При создании модели атмосферы рассматривались различные варианты облачного состава, однако именно сценарий с солевыми облаками обеспечил наиболее точное соответствие наблюдаемому спектру. Этот факт стал решающим доказательством в пользу их фактического наличия в атмосфере планеты.

Исследователи также подчеркивают, что подобные результаты стали возможны благодаря высокой чувствительности телескопа JWST и применению коронографа, позволившего провести наблюдения за короткий промежуток времени – всего несколько часов. Ранее попытки наблюдений с наземных обсерваторий требовали значительно большего времени и не приносили успеха. Полученные данные не только проясняют особенности GJ 504 b, но и предоставляют новые возможности для изучения холодных планет, включая газовые гиганты в нашей Солнечной системе.

В конечном итоге исследование демонстрирует, что даже хорошо изученные ранее материалы, которые сложно исследовать традиционными способами, способны проявлять неожиданные физические и химические характеристики при использовании современных методов анализа. Специалисты полагают, что данный подход позволит углубить знания о происхождении и развитии ледяных тел в космическом пространстве.

Исследование было опубликовано в журнале The Astronomical Journal.