Международная команда астрономов, возглавляемая учёными из Северо-Западного университета, наконец-то приоткрыла завесу тайны над одним из самых загадочных объектов в нашей галактике — так называемой «Розовой планетой», чья атмосфера оказалась наполнена экзотическими соляными облаками, не имеющими аналогов среди известных небесных тел. Ключевые наблюдения, проведённые с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), позволили разгадать секрет этого древнего мира, который на протяжении более десяти лет оставался одной из неразрешимых загадок астрономии.
Это художественное изображение Розовой планеты, или GJ 504 b, вращающейся вокруг своей родительской звезды. Астрономы считают, что объект розовый, потому что он невероятно древний (от 2,5 до 4 миллиардов лет) и холодный. Фото: НАСА/Центр полетов Годдарда. Будучи одним из самых холодных спутников планетарной массы, когда-либо непосредственно отображавшихся, этот мир настолько слаб, что учёные изо всех сил пытались наблюдать его свет с Земли. Новые данные, полученные с помощью телескопа JWST, выявили атмосферу, насыщенную экзотической химией и облаками, не похожую ни на одну из тех, что наблюдались ранее.
Полученные результаты являются одним из первых прямых доказательств того, что соляные облака могут существовать в атмосфере холодного планетарного объекта, что подтверждает предсказания учёных, впервые сделанные более 15 лет назад. Результаты также указывают на способность JWST изучать чрезвычайно холодные и тусклые миры, которые оставались недосягаемыми для наземных обсерваторий. Исследование было опубликовано 18 июня в Астрономическом журнале.
Причудливые соляные облака и неопределённая идентичность холодного мира
«Розовая планета — самый холодный спутник, когда-либо обнаруженный с помощью наземных инструментов», — заявила Аниш Бабурадж из Северо-Западного университета, возглавляющая исследование. «Многие команды по всему миру провели обследование, чтобы изучить его свет, но он был слишком слабым для наземных инструментов. Это сделало его идеальной целью для JWST. Когда мы наконец получили его спектр, он сразу показался интересным. Но как только мы начали копаться в данных, мы поняли, что они не похожи ни на то, что мы анализировали раньше».
Бабурадж, исследователь экзопланет, является старшим сотрудником Северо-Западного центра междисциплинарных исследований и исследований в области астрофизики (CIERA). В проекте также приняли участие учёные из Научного института космического телескопа (STScI), в том числе Маршалл Перрен, который разработал схему объекта. Перрин работает в группе учёных-телескопов JWST, которая занимается созданием обсерватории и поддерживает её текущую работу. Астрономы под руководством Северо-Западного университета обнаружили конструкцию, создающую знаменитую «Розовую планету»: необычное небо, заполненное соляными облаками.
чностью
Розовая планета, впервые обнаруженная в 2013 году, официально известная как GJ 504 b, вращается вокруг звезд, видимой на Солнце, примерно в 57 световых курсах от Земли. Несмотря на это прозвище, исследователи не уверены, что это на самом деле планета.
Имея массу примерно в 25 раз больше Юпитера, GJ 504 b находится недалеко от границы между планетами-гигантами и коричневыми карликами. Из-за этой двусмысленности астрономы классифицируют его как «спутник планетарной массы». объект с планетарной массой, вращающийся вокруг звезды.
Низкая температура добавляет ему интриги. Большинство экзопланет, получивших изображения, имеют температуру от 1000 до 2000 градусов по Фаренгейту. Для сравнения, температура GJ 504 b составляет всего около 550 градусов по Фаренгейту (290 градусов по Цельсию), что соответствует температуре внутри хлебопекарной печи.
По словам Бабураджи, возраст объекта помогает объяснить его относительную крутость. Планеты-гиганты начинают свою жизнь чрезвычайно жарко и постепенно остывают в течение миллиардов лет. Согласно новым исследованиям, возраст GJ 504 b составляет от 2,5 до 4 миллиардов лет.
Джеймс Уэббет раскрывает спектр планеты
Чтобы рассмотреть объект, Бабурадж и его коллеги использовали JWST для сбора его слабого света. Затем они применили передние методы обработки, чтобы убрать пятна от гораздо более яркой родительской звезды.
Этот подход позволяет получить возможность получить спектр спутника, который разделяет свет на составляющие его цвета. Поскольку разные элементы и молекулы являются уникальными следами в спектре, ученые могут использовать эту информацию для определения состава атмосферы.
«В прошлом другие астрономы наблюдали за спутником всю ночь с помощью самых больших телескопов в мире, чтобы получить спектр», — сказал он. — сказал Бабурадж. "И они не смогли увидеть объект. С JWST все наше наблюдение длилось около двух часов, и мы добились успеха».
Соляные облака раскрывают давнюю загадку
Наблюдения выявили атмосферы, содержащие водяной пар, метан, углекислый газ, аммиак и другие молекулы.
Когда исследователи пытались изучить атмосферу с помощью компьютерных моделей, они столкнулись с проблемой. Наблюдения могли быть парламентами только с атмосферными условиями, которые не казались физически реалистичными.
Решение появилось, когда команда добавила облака в модели. Как только облака были включены, странные несоответствия исчезли. Результаты показывают, что соляные облака затеняют более глубокие слои атмосферы и влияют на свет, который в конечном итоге достигает JWST.
«Мы провели моделирование с облаками, и получили результаты, которые мы знаем о холодных планетах», — сказал он. — сказал Бабурадж. «Мы попробовали три разных типа облаков, и соляные облака подошли лучше всего. Когда мы учли соляные облака, они приглушили сигналы молекул, спрятанных на глубине в атмосфере спутника. После этого результаты стали физически возможными».
Спектр также указывает на то, что GJ 504 b может сохранять необычно большое количество элементов, которые астрономы часто называют металлами. Несмотря на это, остаются вопросы о том, как образовался объект. Имеющиеся данные показывают о том, что они произошли либо в результате процессов создания планеты, либо в результате процессов формирования маленькой звезды.
Новый способ изучения холодных инопланетных миров
Бабурадж считает, что методы, разработанные для этого исследования, могут помочь ученым исследовать другие холодные и слабые планетарные объекты.
Например, на Юпитере есть облака, состоящие из аммиачного льда. Хотя эти современные инструменты пока не могут напрямую изучить структуру облаков с такой же детальностью, обнаружение соляных облаков вокруг GJ 504 b позволяет предположить, что астрономы приближаются к этой цели.
«Мы впервые обнаружили, что соляные облака имеют решающее значение для объяснения объекта», — сказал он. — сказал Бабурадж. «Это хорошее напоминание о необходимости использования облаков в наших моделях».
Исследование «Высокая контрастность JWST-TST: первая прямая спектроскопия GJ 504 b выявляет облака и возможно обогащение металлов»; находился под стражей НАСА (номер премии 80NSSC20K0586).