«Джеймс Уэбб» предоставил подробные данные об атмосфере экзопланеты WASP-39b

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» отправил на Землю ещё один набор данных о составе атмосферы экзопланеты WASP-39b, находящейся на расстоянии 700 световых лет от Земли. Первые данные были опубликованы в августе этого года, но на их основе удалось лишь приблизительно установить портрет атмосферы и найти первые чёткие свидетельства наличия углекислого газа (CO₂). Новая информация позволила установить самый подробный на текущий момент состав атмосферы WASP-39b и выявить в ней следы фотохимических реакций.

WASP-39b относится к типу «горячий Сатурн» и является одной из наименее плотных экзопланет из всех известных астрономам. Она обладает массой 0,28 массы Юпитера и в 1,27 раз больше его в радиусе. Экзопланета совершает оборот вокруг звезды-хозяина за четыре дня.

Первые данные об атмосфере экзопланеты предоставил спектрограф ближнего ИК-диапазона NIRSpec. Он фиксировал свет, проходящий сквозь атмосферу планеты во время транзита через звезду-хозяина. Поскольку разные газы поглощают свет по-разному, исследователи могут анализировать небольшие различия в яркости проходящего света по спектру длин волн, чтобы точно определить состав атмосферы. В новых работах кроме NIRSpec использовались другие инструменты для работы в ближнем ИК-диапазоне: камера NIRCam и спектрограф NIRISS.

Данные со всех наблюдений опубликованы в пяти научных работах на arXiv:

• «Early Release Science of the exoplanet WASP-39b with JWST NIRCam»;

• «Early Release Science of the exoplanet WASP-39b with JWST NIRSpec PRISM»;

• «Early Release Science of the Exoplanet WASP-39b with JWST NIRSpec G395H»;

• «Direct Evidence of Photochemistry in an Exoplanet Atmosphere»;

• «Early Release Science of the exoplanet WASP-39b with JWST NIRISS».

В качество беспрецедентного открытия в первую очередь указано обнаружение в атмосфере WASP-39b диоксида серы, образующегося в результате фотохимических реакций, вызванных высокоэнергетическим излучением звезды-хозяина. Аналогичным образом на Земле создаётся защитный озоновый слой в верхних слоях атмосферы.

Другие компоненты атмосферы, обнаруженные «Уэббом», включают натрий (Na), калий (K) и воду (H₂O), что подтверждает предыдущие наблюдения. Также телескоп зафиксировал дополнительные, ранее незамеченные следы присутствия H₂O и CO₂. Был обнаружен монооксид углерода (CO), но явные признаки метана (CH₄) и сероводорода (H₂S) в данных «Уэбба» отсутствуют.

Обилие серы (по сравнению с водородом) указывает на то, что на экзопланете, предположительно, произошло существенное накопление планетезималей. Они могут доставлять эти ингредиенты в атмосферу, рассказали исследователи, работавшие с данными «Уэбба». Новые данные также указывают на преобладание в атмосфере кислорода (над углеродом). Вероятно, WASP-39b изначально сформировалась далеко от звезды-хозяина и после по каким-то причинам приблизилась к ней. На текущий момент она в восемь раз ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу.

График NIRISS со спектрами калия (К), воды (Н2О) и монооксида углерода (CO).

Источник.

График NIRCam со спектрами Н2О.

Источник.

График NIRSpec со спектрами воды (Н2О), диоксида серы (SO2), диоксида углерода (CO2) и монооксида углерода (CO)

Источник.

График NIRSpec со спектрами калия (K), воды (H2O), монооксида углерода (CO), диоксида серы (SO2), двуокиси углерода (CO2) и натрия (Na)

Источник.