«Джеймс Уэбб» изучил атмосферу одинокого блуждающего газового гиганта

This artist’s concept shows what the isolated planetary-mass object SIMP 0136 could look like based on recent observations from the NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope. SIMP 0136 has a mass about 13 times that of Jupiter. Although it is thought to have the structure and composition of a gas giant, it is not technically classified as an exoplanet because it doesn’t orbit its own star. The colors shown in the illustration represent near-infrared light, which is invisible to human eyes. SIMP 0136 is relatively warm — about 825 degrees Celsius or 1,100 kelvins — but is not hot enough to give off enough visible light to see from Earth, and is not illuminated by a host star. The bluish glow near the poles represents auroral energy (light given off by electrons spiraling in a magnetic field) which has been detected at radio wavelengths. Researchers used NIRSpec (Near-infrared Spectrograph) and MIRI (Mid-Infrared Instrument) to monitor the brightness of SIMP 0136 over two full rotations in July 2023. By analyzing the change in brightness of different wavelengths over time, researchers were able to detect variability in cloud cover at different depths, temperature variations in the high atmosphere, and changes in carbon chemistry as different sides of the object rotated in and out of view. SIMP 0136 is located within the Milky Way, about 20 light-years from Earth, in the constellation Pisces. It is the brightest isolated planet or brown dwarf visible from the Northern Hemisphere, and is thought to be about 200 million years old. This illustration is based on spectroscopic observations. Webb has not captured a direct image of the object. [Image description: Illustration of a gas giant planet or brown dwarf on a background of distant stars.] Александр Шереметьев

Космический телескоп раскрыл тайны планеты-сироты SIMP 0136, расположенной всего в 20 световых годах от Земли. Анализ показал, что загадочные изменения яркости «супер-Юпитера» вызваны сложным взаимодействием облачных слоев, температурных колебаний и изменений в химическом составе углерода.

Международная группа исследователей использовала телескоп «Джеймс Уэбб» для изучения свободно плавающего объекта SIMP 0136, масса которого примерно в 13 раз превышает массу Юпитера. Результаты наблюдений, опубликованные в The Astrophysical Journal Letters, раскрывают трехмерную сложность атмосферы «супер-Юпитера», который не связан ни с одной звездой.

SIMP 0136 движется сквозь Млечный Путь всего в 20 световых годах от Земли. Эта планета стремительно вращается вокруг своей оси, совершая полный оборот всего за 2,4 часа. Ранее ее изучали с помощью наземных обсерваторий и космических телескопов «Хаббл» и «Спитцер», но только «Джеймс Уэбб» собрал детальные данные, что происходит в атмосфере SIMP 0136.

Мы уже знали, что его яркость меняется, и были уверены, что существуют неоднородные слои облаков, которые то появляются, то исчезают из поля зрения и со временем развиваются. Мы также думали, что могут быть температурные колебания, химические реакции и, возможно, некоторые эффекты полярной активности, влияющие на яркость, но мы не были в этом уверены.

Эллисон Маккарти, докторант Бостонского университета и соавтор исследования

С помощью «Уэбба» ученые собрали тысячи спектров в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне. Анализ данных показал, что изменения яркости SIMP 0136 вызваны несколькими факторами.

Трехслойная атмосфера блуждающей планеты. Изображение: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)

Одни длины волн связаны с неоднородными облаками в глубине атмосферы, которые состоят из частиц железа. Другие исходят из более высоких слоев, предположительно состоящих из крошечных зерен силикатных минералов. Третья группа длин волн возникает на большой высоте, значительно выше облаков, и, вероятно, связана с температурными колебаниями. Яркие «горячие точки» могут быть связаны с полярными сияниями, которые ранее были обнаружены на радиоволнах, или с подъемом горячего газа из более глубоких слоев атмосферы.

Некоторые изменения яркости невозможно объяснить ни облаками, ни температурой — исследователи полагают, что они связаны с изменениями в химическом составе углерода в атмосфере. В атмосфере могут присутствовать области, заполненные оксидом и диоксидом углерода, которые вращаются в поле зрения и исчезают из него. Кроме того, химические реакции могут менять состав атмосферы со временем.

Подробная характеристика атмосфер таких объектов, как SIMP 0136, является важной подготовкой к прямой съемке экзопланет с помощью космического телескопа НАСА Nancy Grace Roman, запуск которого запланирован на 2027 год. Данные подобных наблюдений помогут ученым лучше понимать не только экзопланеты, но и газовые гиганты Солнечной системе.

Читать далее:

Модуль Blue Ghost показал редкие кадры восхода и заката Земли над Луной

Физики впервые наблюдали загадочный фрактальный узор в скрученном графене

Время может двигаться вперед и назад одновременно: что выяснили физики

На обложке: художественная иллюстрация блуждающего «супер-Юпитера». Изображение: NASA, ESA, CSA, and Joseph Olmsted (STScI)