Вчені, які використовують Космічний телескоп імені Джеймса Вебба, представили важливі докази наявності атмосфери на кам’янистій екзопланеті поза межами нашої сонячної системи. Дослідження надзвичайно гарячої суперземлі TOI-561 b здивували наукове співтовариство, оскільки планета, оточена густою газовою оболонкою, піднімає нові запитання про формування та структуру подібних небесних тілець.
TOI-561 b, яка приблизно в 1,4 рази більша за Землю і має орбітальний період менше 11 годин, належить до рідкісної категорії екзопланет з надкороткою орбітою. Небесне тіло обертається навколо своєї зірки на відстані менше мільйона миль, що зумовлює його приливне замикання; одна сторона завжди дивиться на зірку, що призводить до надзвичайно високих температур, які, за оцінками, перевищують плавлення звичайних порід.
«Ця планета вражає своїм аномально низьким щільністем», — зазначає Йоганна Теске, вчене відділу Землі та планет в Карнегі.
TOI-561 b
За її словами, незважаючи на те, що TOI-561 b не є надлегкою планетою, його щільність значно нижча, ніж можна було б очікувати для об’єкта з подібною до земної структурою.
Науковці пропонують, що одна з причин такої низької щільності планети може полягати в її структурі: внаслідок формування навколо зірки, що вдвічі старша за Сонце та бідна залізом, TOI-561 b може мати маленьке залізне ядро і мантію з порід, які менш щільні, ніж на Землі. Це свідчить про те, що планета могла сформуватися в іншому хімічному середовищі, що малоймовірно у порівнянні з планетами нашої системи.
Однак унікальна складова не пояснює всіх особливостей. Дослідники висловили припущення, що навколо TOI-561 b може існувати така атмосфера, яка робить екзопланету схожою на більшу, ніж вона є насправді. Зазвичай вважається, що маленькі планети на близькій орбіті до зірок не можуть утримувати атмосферу, але спостереження, отримані за допомогою Джеймса Вебба, ставлять під сумнів цю теорію.
Для перевірки гіпотези про наявність атмосфери команда скористалася високочутливим спектрографом NIRSpec, щоб виміряти температуру денної сторони планети за її яскравістю у ближньому інфрачервоному діапазоні. Якщо б TOI-561 b була оголеною скелею без атмосфери, температури на денної сторона мали б наближатися до 4900 градусів Фаренгейта (2700 градусів Цельсія). Проте спостереження показали, що температура становить приблизно 3200 градусів Фаренгейта (1800 градусів Цельсія) — що значно нижче очікуваного рівня.
Для пояснення таких результатів науковці розглянули кілька сценаріїв. Можливо, магматичний океан переносить деяке тепло, але без атмосфери нічний бік планети навряд чи підтримував би рідкий стан. Передбачається, що атмосфера планети, багата на гази, може підтримувати теплоту в системі, переносячи тепло від денної до нічної сторони. Запропоновані моделі також передбачають наличие силікатних хмар, які знижують температуру, відбиваючи світло зірки.
Спостереження, проведені телескопом Вебба, не лише підтверджують наявність атмосфери, а й ставлять нові питання про можливість збереження такого об’єму газів на маленькій екзопланеті, що піддається потужному випромінюванню. Вчені вважають, що існує певний баланс між магматичним океаном і атмосферою: гази, що вивільняються з планети, підживлюють атмосферу, у той час як магматичний океан може їх частково поглинати.
Ці результати є лише початком досліджень набутків, отриманих в рамках загальної програми спостережень Вебба. Команда продовжує аналізувати дані, щоб створити більш точну карту температури усієї планети та визначити хімічний склад атмосфери. Нові дані, здобуті Джеймсом Веббом, відкривають все більше питань про природу нашого Всесвіту та екзопланети в ньому.
