Астрономы впервые обнаружили углекислый газ в атмосфере далекой планеты

Космическая обсерватория James Webb работает прежде всего в ближнем и среднем инфракрасных диапазонах. Это делает его удобным инструментом для наблюдения не только за самыми далекими и древними галактиками, но и планетами, расположенными куда ближе. При движении планеты на фоне материнской звезды часть ее излучения проходит через атмосферу, поглощая фотоны с определенной длиной волны.

Телескоп позволяет определять такие спектры поглощения, чтобы установить газовый состав атмосферы. При этом уникальная разрешающая способность James Webb помогает рассмотреть сравнительно небольшие планеты, которые были недоступны Hubble, Spitzer и другим телескопам предыдущих поколений. Для первых подобных наблюдений James Webb сфокусировался на экзопланете WASP-39b, в атмосфере которой когда-то уже обнаружили большие количества водяного пара.

WASP-39b обращается вокруг звезды солнечного типа — желтого карлика, расположенного в 700 световых годах от Солнца. Это горячий юпитер — газовый гигант, находящийся к своей звезде даже ближе, чем Меркурий к Солнцу. Размеры его в 1,3 раза больше, чем у самого Юпитера, но плотность, а в результате и масса планеты — в несколько раз меньше юпитерианской.

James Webb провел новые наблюдения за WASP-39b, и их первые результаты представлены в статье, принятой к публикации в журнале Nature. В будущем астрономы обещают обнародовать весь спектр, охватывающий оптический и ИК-диапазоны, — полные «отпечатки пальцев» атмосферы. Однако первые данные уже позволили заметить, что, помимо воды, там присутствуют заметные количества углекислого газа. Это первая подобная находка в атмосфере далекой экзопланеты.

Обнаружение СО₂ интересно не только само по себе. Этот газ позволяет оценить металличность планеты, то есть содержание в ней элементов тяжелее водорода и гелия, которые доминируют в составе как звезд, так и газовых гигантов. Тем не менее считается, что «металлы» играют важнейшую роль в процессе формирования таких планет. Именно они образуют зародыш, вокруг которого накапливается большое количество более легких и летучих веществ, складывающих планеты, подобные Юпитеру, Сатурну или Урану.

Количества углекислого газа в атмосфере WASP-39b показали: ее металличность близка к тому, что можно видеть на Сатурне, да и масса планеты близка к сатурнианской. Если не считать систему колец, два мира удивительно похожи и резко различаются лишь расстоянием до звезды. Скорее всего, сформировались они одинаковым образом и при близких условиях, но затем что-то развело две планеты по совершенно разным орбитам.