«Джеймс Уэбб» помог впервые измерить свечение атмосферы суперземли-субнептуна

Во время наблюдений космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) с помощью спектрометра Miri (Mid Infrared Instrument) запечатлел полную орбиту экзопланеты GJ 1214 b. То есть данные для анализа включали не только дневную, но и ночную сторону суперземли. В атмосфере подтвердилось наличие металлов — так астрофизики называют все элементы тяжелее водорода и гелия. Кроме того, спектральный анализ показал, что атмосфера GJ 1214 b содержит воду и метан.

Для дневной стороны планеты средняя температура составила плюс 280 градусов Цельсия, для ночной — 160 градусов. Это согласуется с более ранними данными наблюдений. Такая существенная разница между днем и ночью обусловлена тем, что GJ 1214 b всегда обращена к звезде одной стороной. Она вращается вокруг своего солнца на расстоянии всего в одну седьмую астрономической единицы, при этом неизбежен приливный захват.

Еще одно важное измерение: более половины получаемого от звезды излучения GJ 1214 b отражает, и в нагреве атмосферы оно не участвует. Это также подтверждает более ранние предположения о том, что поверхность планеты скрыта плотными облаками. На протяжении полутора десятилетий астрономы пытались найти способ заглянуть сквозь них — без этого до появления JWST в арсенале ученых определить состав атмосферы было практически невозможно.

Подробное описание методов измерений и их результаты международная команда ученых опубликовала в журнале Nature. Работа пока не прошла рецензирование, но краткое описание ее предварительной редакции разместили институты, участвовавшие в коллаборации: Чикагский, Мэрилендский, Мичиганский университеты и Общество Макса Планка.

Суперземля Глизе 1214 b (GJ 1214 b) — первая экзопланета меньше Нептуна, но крупнее Земли, обнаруженная у красного карлика. Ее радиус примерно в 2,7 раза больше земного, а масса — в 7,5 раза. На момент открытия в 2009 году она также была второй суперземлей, для которой удалось определить одновременно массу и радиус. Своего имени планета пока не имеет, но скоро получит в рамках проекта Международного астрономического союза NameExoWorlds. Вращается GJ 1214 b вокруг звезды Глизе 1214 (Gliese 1214), находящейся в 48 световых годах от Земли. Это небольшой красный карлик в пять раз меньше нашего Солнца и в 28 тысяч раз менее яркий.

По своим «массогабаритным характеристикам» Глизе 1214 b выглядит типичным субнептуном — так называют подтип суперземель, которые ближе по массе к Нептуну, чем к Земле. Что наиболее интересно для ученых, так это остальные характеристики планеты, в первую очередь — состав ее атмосферы. Трансмиссионная спектроскопия — изучение спектра света звезды, прошедшего через атмосферу изучаемого объекта — не внесла ясности. Несколько разных измерений показали противоречивые результаты. Новые данные на основании наблюдений JWST существенно проясняют картину.