Астрономы пришли в восторг от этих темных полос в протопланетных дисках
- Источник:
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб» (JWST) обнаружил самый маленький мир, который когда-либо было видно: далекую планету размером с Сатурн. Она вращается по орбите внутри пыли и обломков, окружающих ее молодую звезду-хозяина.
Астрономы обнаружили почти 6 тысяч экзопланет, но подавляющее большинство из них были обнаружены косвенным образом: либо по колебанию положения звезды, вызванному гравитацией планеты, либо по снижению яркости звезды, когда планета проходит перед ней. Лишь несколько десятков планет были обнаружены прямым наблюдением — как правило, это молодые гигантские миры, в несколько раз превышающие по массе Юпитер, которые все еще излучают тепло, оставшееся после формирования, и поэтому яркие в инфракрасном диапазоне.
Чтобы увидеть эти экзопланеты, астрономы должны оснастить свои телескопы коронографом — маской, которая блокирует блики от звезды-хозяина, которые в противном случае затмевали бы излучение планет.
Наземные телескопы добились некоторых успехов с помощью этого метода, но не могут получить изображение планет размером меньше двух масс Юпитера. Это связано с тем, что атмосфера Земли также излучает в инфракрасном диапазоне, заглушая слабые сигналы планет.
На телескоп «Джеймс Уэбб» возлагались большие надежды — считалось, что он сумеет обнаружить больше экзопланет. Он способен улавливать свет в среднем инфракрасном диапазоне с более длинной волной, который в основном блокируется атмосферой Земли. Более холодные и маленькие экзопланеты светятся на этих длинах волн.
В новом исследовании команда под руководством Анны-Мари Лагранж (Anne-Marie Lagrange) из Парижской обсерватории изучила связь между молодыми планетами и протопланетными дисками, из которых они формируются. В последние годы телескопы показали, что диски вокруг молодых звезд часто имеют темные промежутки, предположительно образованные прожорливой планетой. Но никто еще не находил планету в таком промежутке.
Лагранж и ее коллеги изучили звезду TWA 7 возрастом 6,4 миллиона лет, которая находится на расстоянии 110 световых лет от Земли. В 1998 году космический телескоп «Хаббл» обнаружил диск вокруг TWA 7, а более поздние наблюдения с помощью Европейского очень большого телескопа (VLT) в Чили выявили два широких разрыва в диске, обрамляющих узкое яркое кольцо из материала. Команда наблюдала за системой в июне 2024 года с помощью прибора JWST, работающего в среднем инфракрасном диапазоне с длиной волны 11 микрометров, которую очень трудно увидеть с Земли.
Команда обнаружила яркий источник на таком расстоянии от звезды, которое соответствует пути яркого узкого кольца, примерно в 52 раза превышающему расстояние между Солнцем и Землей. Исключив другие возможные варианты — объекты Солнечной системы, звезды Млечного Пути, фоновые галактики, — команда пришла к выводу, что ярким источником должна быть планета, получившая название TWA 7 b.
После открытия команда изучила последние снимки системы, сделанные телескопом VLT, на которых был виден разрыв в узком кольце прямо в месте расположения планеты. Моделирование системы с использованием данных VLT и JWST показало, что планета имеет массу, составляющую 30% от массы Юпитера, и излучает свет при относительно комфортной температуре от 30°C до 60°C. Моделирование также подтверждает идею о том, что планета захватила материал и создала пустоты внутри и снаружи своей орбиты, оставив узкое кольцо обломков, которое разделяет ее орбиту, — точно так же, как троянские астероиды, которые разделяют орбиту Юпитера.
Лагранж ожидает, что JWST сделает еще много таких открытий, потому что маленьких планет, скорее всего, больше, чем больших. По ее словам, задача будет заключаться в том, чтобы выбрать правильные цели, потому что время JWST очень ценно. Тем временем она и ее команда планируют детально изучить диск TWA 7, чтобы лучше понять процесс формирования планет.
Статья была опубликована в журнале Nature.
До запуска космического телескопа «Джеймс Уэбб» было очень сложно наблюдать за субнептунами — экзопланетами, у которых нет аналогов в Солнечной системе. Они намного меньше газовых гигантов и, как правило, холоднее экзопланет типа «горячий Юпитер».
