Научен пробив: Джеймс Уеб изучи за пръв път атмосферата на извънслънчева планета от типа мини-Нептун!
Планетата GJ 1214b през погледа на художник. Image credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)
Космическият телескоп на НАСА/ЕКА/ККА “Джеймс Уеб ” с следващ значим пробив за науката – той за пръв път съумя да изучи и характеризира, въпреки и частично, атмосферата на извънслънчева планета от вида мини-Нептун. Това е най-често срещаният вид планета в нашата Вселена.
Планетата е обозначена като GJ 1214b и се намира относително покрай нас – на разстояние 40 светлинни години. Една година на нея трае единствено 1.6 земни дни – за толкоз време планетата прави цялостна обиколка към звездата си. Температурите на GJ 1214b са прекомерно високи, с цел да може да бъде обитаема, само че все пак учените откриват, че химичният състав на планетата включва по-тежки съединения от водород и хелий, евентуално водни молекули.
Защо научното достижение е значимо? В нашата Слънчева система има два вида планети – скалисти от така наречен земен вид (Меркурий, Венера, Земя, Марс) и колоси (газови – Юпитер и Сатурн, и ледени – Уран и Нептун). Но когато наземните и галактическите принадлежности станаха задоволително мощни, че да можем да учим планетите към други звезди (т.нар. екзопланети или извънслънчеви планети), стана ясно, че най-често срещаните планети в Млечния път са с размер по-голям от най-голямата скалиста планета в Слънчевата система (т.е. Земята), само че по-малки от най-малкия колос (т.е. Нептун). Поради това тези екзопланети биват класифицирани в научната литература под названията “супер-Земи ” или “мини-Нептуни ”. И защото в нашата Слънчева система нямаме подобен вид планети, напълно до неотдавна не знаехме нищичко за тях. Така бе до появяването на галактическия телескоп “Джеймс Уеб ”, който е първият инструмент, кадърен да характеризира в детайли атмосферите на извънслънчевите планети.
Затова дано се върнем на планетата GJ 1214b и да забележим какво учените съумяха да научат за нея с помощта на “Джеймс Уеб ”. Посредством прибора MIRI, наблюдаващ в междинната инфрачервена област, откривателите изготвиха така наречен топлинна карта на планетата, до момента в който обикаля към звездата си. В рамките на една цялостна обиколка GJ 1214b сподели както дневната, по този начин и нощната (неосветена от слънцето си) страна.
“Възможността да следим една цялостна орбита беше сериозно значимо, с цел да научим по какъв начин температурата на планетата се преразпределя от дневната към нощната ѝ страна ”, оповестява Елиза Кемптън, водещ създател на научната обява, призната за щемпел на страниците на сп. Нейчър. “Има огромен контрастност сред деня и нощта. Нощната страна на планетата е по-студена от дневната ”. Измерените температури на GJ 1214b падат до 165oC през нощта и доближават до 279oC денем.
Такива съществени амплитуди са вероятни единствено в случай че атмосферата на планетата е формирана от по-тежки молекули – не от лекия водород, а евентуално от метан и вода (с инструмента MIRI спектрите на двете съединения наподобяват сходни и е мъчно да се каже кое тъкмо наблюдаваме).
“Това не е първична атмосфера ”, безапелационна е Кемптън. “Съставът не отразява този на звездата, към която се е формирала. Или планетата е изгубила водорода си, в случай че въобще е почнала своето битие като богат на водород свят, или се е формирала от по-тежки детайли, т.е. мразовит, богат на вода материал ”.
Макар че данните от “Джеймс Уеб ” демонстрират, че GJ 1214b съдържа вода, метан или комбинация от двете субстанции, за определяне на точния състав ще са нужни спомагателни наблюдения. Напълно е допустимо планетата да е “воден свят ” – т.е. водата да заема главната част от нейния състав.
Изследователите също по този начин направиха още едно ненадейно изобретение за GJ 1214b – става известно, че тя отразява огромна част от попадналата върху нея светлина, заради което планетата е малко по-хладна, в сравнение с се предполагаше. Сега учените ще би трябвало да потърсят дали в атмосферата ѝ има аерозоли, които образуват мъгла, и евентуално даже плътна облачна завивка.
Тези открития може да не са доста – само че въпреки всичко са първите, касаещи в никакъв случай до момента неизучавания клас планети “мини-Нептуни ”. Това е единствено началото – към този момент знаем мъничко нещо, а не напълно нищо. Но това “нещо ” повдига още въпроси, които занапред чакат своя отговор.
Източници: университет на Мичиган, НАСА
