Художественная концепция: NASA, ESA, G. Bacon, A. Feild (STScI), H. Wakeford (STScI/Univ. of Exeter)
С помощью телескопов «Хаббл» и «Спитцер» астрофизики провели анализ (pdf) атмосферы экзопланеты WASP-39b типа «горячий Сатурн» — и составили наиболее полный спектр пропускания, какой только можно составить с помощью современных инструментов. Звёздный свет проходит через атмосферу планеты, при этом частично поглощаются волны с длинами, характерными для энергетических состояний вещества в атмосфере. Таким образом методом абсорбционной спектроскопии можно определить, какие химические соединения присутствуют в атмосфере.
Так вот, астрофизики из Эксетерского университета (Великобритания) при сотрудничестве коллег из других университетов и сотрудников NASA доказали присутствие значительного количества водяных паров в атмосфере.
Хотя наличие воды в атмосфере предсказывалось заранее, но удивляет такое большое её количество — в три раза больше, чем на Сатурне. Это говорит о том, что планета сформировалась намного дальше от своей звезды и подверглась бомбардировке ледяным материалом.
На иллюстрации ниже показан полный спектр пропускания WASP-39b (чёрные точки).
Спектр пропускания включает в себя данные HST STIS и WFC3, Spitzer IRAC и VLT FORS2, дополняя спектр от 0,3 до 5,0 мкм всеми доступными инструментами. На основании изотермического профиля и равновесного химического состояния учёные составили наиболее вероятную атмосферную модель для планеты WASP-39b. Она обозначена красным, с указанием доверительных интервалов 1, 2 и 3σ (от тёмно-синего к голубому).
Хотя в Солнечной системе нет планет вроде WASP-39b, но её изучение может дать новую информацию о том, где и как формируются планеты относительно своих звёзд. Экзопланета уникальна в своём роде. Чем больше информации удастся собрать о ней и о других необычных планетах, тем понятнее станет их происхождение.
WASP-39b интересна тем, что у неё наверняка очень необычная эволюционная история. Судя по количеству воды в атмосфере, она сформировалась далеко от звезды, но затем совершила эпическое путешествие по своей планетарной системе и, возможно, уничтожила какие-то другие планетарные объекты на своём пути.
«Нам нужно изучать другие планеты, чтобы понять нашу собственную Солнечную систему, — объясняет ведущий исследователь Ханна Уэйкфорд (Hannah Wakeford) из Института исследований космоса с помощью космического телескопа (США) и Эксетерского университета (Великобритания). — Но экзопланеты показывают, что формирование планет сложнее и запутаннее, чем мы думали. И это фантастика!» Пример WASP-39b показывает, что экзопланеты могут сильно отличаться по составу атмосферы от планет в нашей Солнечной системе.
WASP-39b располагается в созвездии Девы на орбите спокойной звезды солнечного типа на расстоянии около 700 световых лет от Солнца. Период вращения (сидерический период) — четверо земных суток. В настоящее время она расположена более чем в 20 раз ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу, и вращается синхронно со звездой, то есть всегда обращена к ней одной и той же стороной.
Температура на солнечной стороне составляет 776,7°C. Сильные ветры разносят тепло с дневной стороны по всей планеты, так что обратная сторона нагревается почти так же сильно, как и дневная. Хотя планету называют «горячим Сатурном», у неё нет такого же кольца. Но зато у неё есть большая атмосфера, лишённая высотных облаков, что позволило применить инструменты для абсорбционной спектроскопии.
Значительно шагнуть вперёд в изучении WASP-39b и других экзопланет учёные надеются после запуска телескопа «Джеймс Уэбб», запланированного на 2019 год. По последнему графику, запуск должен состояться в окне между мартом и июнем 2019 года. К сожалению, согласно последнему отчёту Счётной палаты США от 28 февраля 2018 года, подрядчику Northrop Grumman потребуется дополнительные четыре месяца на подготовку телескопа к работе. Поэтому запуск телескопа могут в очередной раз отложить. Сейчас сотрудники Northrop Grumman трудятся над JWST в три смены 24 часа в сутки. С сентября 2017 года объём работ на проекте уже в пять раз превысил изначальные цифры.
Телескоп «Джеймс Уэбб» после криогенного тестирования в камере вакуумного контроля Космического центра им. Джонсона в Хьюстоне, 1 декабря 2017 года. Фото: NASA/Chris Gunn, CC BY-NC-ND 2.0
«Джеймс Уэбб» позволит получить информацию о содержании в атмосфере углерода, который поглощает свет на более длинных волнах, чем регистрирует «Хаббл». Тогда учёные смогут определить долю углерода и кислорода в атмосфере — и сделать ещё более точные предположения о происхождении и эволюционной истории планеты.
