Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» впервые однозначно обнаружил метан в атмосфере транзитной экзопланеты, которой стал теплый юпитер WASP-80b. Открытие согласуется с моделью хорошо перемешанной атмосферы с металличностью в несколько раз выше солнечной. Статья опубликована в журнале Nature.
Считается, что метан должен быть доминирующей углеродсодержащей молекулой при температуре ниже тысячи кельвинов в атмосфере газовых гигантов, что наблюдается в Солнечной системе и подтверждалось прямыми наблюдениями аз коричневыми карликами и некоторых экзогигантов. Однако до сих пор не было случаев однозначного обнаружения метана в атмосфере экзопланет при помощи метода трансмиссионной спектроскопии, когда она проходит по диску своей звезды с точки зрения земного наблюдателя, хотя подобные наблюдения уже проводились.
Группа астрономов во главе с Тейлором Беллом (Taylor Bell) из Исследовательского центра Эймса NASA сообщила о достоверном спектроскопическом обнаружении метана в атмосфере теплого юпитера WASP-80b при помощи инструмента NIRCam «Джеймса Уэбба» 28 и 29 октября 2022 года. Наблюдения велись во время события транзита и события вторичного затмения (когда планета проходит позади своей звезды).
WASP-80 представляет собой яркую звезду спектрального типа K7, расположенную в 195 световых годах от Солнца в созвездии Орла. Вокруг нее с периодом в три дня обращается газовый гигант с массой 0,54 массы Юпитера и радиусом 0,95 радиуса Юпитера. Равновесная температура планеты составляет 825 кельвин, модели предсказывают для таких тел доступные для обнаружения в спектрах свидетельства наличия метана, угарного и углекислого газа. Ранее наземные наблюдения обнаруживали следы метана на WASP-80b, однако тогда статистическая значимость открытия составила 4,1 сигма и не удалось оценить обилие метана в атмосфере.
Данные новых наблюдений выявили наличие водяного пара в атмосфере WASP-80b, а также метана со статистической значимостью более шести сигма. Наблюдаемое содержание метана на дневной стороне и на терминаторе согласуется с теоретическими предсказаниями для теплых экзопланет о минимальных продольных градиентах температуры и хорошо перемешанной атмосфере. Оно также согласуется с металличностью атмосферы в 3–10 раз выше солнечной и соотношением C/O на уровне Солнца или менее.
Ранее мы рассказывали о том, как «Джеймс Уэбб» впервые достоверно отыскал углекислый газ в атмосфере экзопланеты.