Супер-пухлая экзопланета «сдувается»: телескоп Джеймс Уэбб зафиксировал мощную утечку гелия
Новые наблюдения показывают, что «супер-пухлая» экзопланета стремительно теряет гелий в космическое пространство, и, возможно, этот процесс ведет к масштабной утечке её атмосферы.
Согласно исследованию, основанному на данных космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), от гигантской планеты WASP-107b был замечен исполинский шлейф испаряющегося гелия. Результаты, опубликованные в понедельник, 1 декабря, в журнале Nature Astronomy, свидетельствуют, что газовая оболочка простирается на область, почти в пять раз превышающую диаметр планеты, и её можно было видеть стремительно уходящей далеко вперёд по орбитальному пути WASP-107b.
Это первое наблюдение, когда JWST «зафиксировал утечку гелия с этой планеты», — заявил в пресс-релизе ведущий автор работы Вигнешваран Кришнамурти, постдокторант Троттьеского института исследований экзопланет Университета Макгилла в Монреале. По словам команды, это открытие может помочь исследователям лучше понять поведение атмосфер экзопланет, особенно в таких экстремальных звёздных системах, как WASP-107, где и находится WASP-107b.
Планета-пушинка
WASP-107b была открыта в 2017 году у звезды на расстоянии около 210 световых лет от Земли. Для сравнения, ближайшие к нам планеты находятся примерно в 4 световых годах. WASP-107b почти равна по размеру Юпитеру (94% его диаметра), но её масса составляет лишь 12% массы Юпитера. Эта чрезвычайно низкая плотность и большой размер относят WASP-107b к категории «супер-пухлых» (super-puff) экзопланет.
Помимо необычной плотности, WASP-107b находится в интересном месте: она в семь раз ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу. В нашей же Солнечной системе каменистые планеты расположены ближе к светилу, а газовые гиганты вроде Юпитера — дальше. Это означает, что учёным необходимо разработать модели, объясняющие такое различие.
Считается, что WASP-107b, подобно Юпитеру и Сатурну, сформировалась гораздо дальше от своей звезды, но что-то в системе — возможно, другая планета — со временем заставило её мигрировать ближе к звезде. «WASP-107c, находящаяся гораздо дальше, чем WASP-107b, могла сыграть роль в этой миграции», — отметила соавтор исследования Каролин Пьоле-Гораеб, исследовательница экзопланет, ныне работающая в Чикагском университете.
Как пояснили учёные, когда планета оказалась достаточно близко к звезде, экстремальный жар её новой орбиты начал «разрывать» газовую атмосферу экзопланеты. Новые наблюдения JWST подтвердили масштаб потерь: мощный телескоп зафиксировал гелиевое облако атмосферы, проходящее перед звездой-хозяином примерно на 1,5 часа раньше, чем сама планета WASP-107b.
Исследователи также обнаружили в атмосфере WASP-107b несколько элементов, раскрывающих новые детали её сложной истории. Например, содержание кислорода оказалось выше, чем предсказывалось бы для планеты, сформировавшейся вблизи звезды, что служит дополнительным доказательством относительно недавней миграции.
JWST также подтвердил наличие водяного пара в атмосфере (ранее зафиксированное телескопом «Хаббл»), а также обнаружил следы угарного газа, углекислого газа и аммиака. Однако метан, который, согласно химическим моделям, должен был присутствовать, оказался странным образом отсутствующим.
Поскольку инструменты JWST достаточно чувствительны, чтобы обнаруживать метан на таком расстоянии, исследователи предполагают, что из-за «интенсивного вертикального перемешивания», вызванного жаром звезды, из глубин атмосферы планеты поднимаются другие, бедные метаном газы, добавила Пьоле-Гораеб.
Хотя такие планеты, как Земля, тоже теряют часть атмосферы, этот процесс не носит столь экстремального характера. Изучение миров вроде WASP-107b может помочь нам понять механизмы атмосферных потерь на таких планетах, как Венера, которая за миллиарды лет растеряла свои запасы воды, отметили авторы исследования в пресс-релизе Женевского университета. Дальнейшие наблюдения за «испаряющейся» экзопланетой позволят точнее смоделировать её прошлое и предсказать будущее, проливая свет на эволюцию газовых гигантов в экстремальных условиях.
