12 Січня, 2025 • Стоцька Кароліна

Газ і воду виявили в атмосфері супернептуна

У 368 світлових роках від Землі, на межі так званої пустелі гарячих нептунів — близької до зірки області, в якій небесні тіла розміром з Нептун практично не зустрічаються, — розташувалася екзопланета WASP-166b.

WASP-166b обертається навколо зірки типу F9V, яка більша і масивніша за Сонце приблизно на 20 відсотків. Маса екзопланети у 32 рази перевищує земну, а розмір – у сім разів. Повний оберт навколо зірки супернептун здійснює всього за 5,44 дня, а температура на його поверхні може досягати 1000°C (еквівалентно температурі близько 1270 K).
Щоб зрозуміти, як WASP-166b зміг вижити та зберегти свою атмосферу в пустелі гарячих нептунів (області, в якій планети не можуть зрости до типового розміру гарячого юпітера), міжнародна команда астрономів під керівництвом Ендрю Майо (Andrew W. Mayo) з Каліфорнійського університету США) вивчала екзопланету та її батьківську зірка за допомогою космічної обсерваторії «Джеймс Вебб». Результати наукової роботи представлені на сервері препринтів університету Корнелл.

Дослідники спостерігали за транзитом планети по диску зірки за допомогою встановлених на борту «Джеймса Вебба» спектрографів NIRSpec і NIRISS SOSS (останній дозволяє формувати зображення в ближньому інфрачервоному діапазоні). спектральні лінії поглинання дозволяють зрозуміти хімічний склад та побудувати точну модель атмосфери.
Об’єднавши дані, автори нового дослідження зафіксували в атмосфері супернептуна сліди води (H₂O), вуглекислого газу (CO₂), слабку присутність аміаку (NH₃), а також безліч важких елементів. Металевість (астрономи називають металами всі елементи важчі за гелій) атмосфери супернептуна порівняно з батьківською зіркою виявилася вищою, а співвідношення вуглецю до кисню (C/O) трохи нижче (ніж в атмосфері зірки).

Це, на думку астрономів, вказує на можливе формування WASP-166b за «сніговою лінією» — областю, де замерзають і конденсуються прості леткі сполуки, — і поступову міграцію всередину пустелі гарячих нептунів.

Також вчені виявили наявність хмар на середніх висотах, які у поєднанні з інтенсивним ультрафіолетовим випромінюванням батьківської зірки та малим періодом звернення (5,44 доби) свідчать про фотовипаровування (коли випромінювання з боку зірки «здуває» атмосферу планети), принаймні на даному етапі еволюції.
Хоча WASP-166b — один із кількох десятків супернептунів, які астрономи вивчають за допомогою космічного телескопа «Джеймс Вебб», результати нового дослідження проливають світло на формування та еволюцію подібних світів, а також дарують вченим уявлення про ключові механізми, що призводять до утворення пустель гарячих.