Найти тему
Хайтек
70,1 тыс подписчиков

«Уэбб» разгадал тайну газового гиганта с чрезвычайно разреженной атмосферой

9
2 мин
This artist’s concept shows what the exoplanet WASP-107 b could look like based on recent data gathered by NASA’s James Webb Space Telescope along with previous observations from Hubble and other space- and ground-based telescopes. WASP-107 b is a -warm Neptune’ exoplanet orbiting a relatively small and cool star approximately 210 light-years from Earth, in the constellation Virgo. The planet is about 80% of the size of Jupiter in terms of volume, but has a mass less than 10% of Jupiter’s, making it one of the least dense exoplanets known. WASP-107 b orbits its star at a distance about 5 million miles (0.055 astronomical units, or AU), completing one circuit in 5.72 days. The planet is tidally locked: it rotates at the same rate that it orbits the star, which means that one side is permanently lit, with the other in continuous darkness, so there is no day–night cycle. The orbit of WASP-107 b is slightly elliptical, which means that the gravitational pull between the star and planet changes continuously as the planet moves toward and away from the star during its orbit. Observations of 0.8- to 12-micron infrared light captured by the NASA/ESA Hubble Space Telescope’s WFC3 (Wide Field Camera 3), and Webb’s NIRCam (Near-Infrared Camera), NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), and MIRI (Mid-Infrared Instrument), suggest that the planet has a relatively large core surrounded by a relatively small mass of hydrogen and helium gas, which has been inflated by tidal heating of the interior. WASP-107 b has not been directly imaged by any telescope. [Image description: Illustration of an exoplanet with a hazy blue atmosphere and loose bands of clouds on the black background of space. The right three-quarters of the planet is lit by a star not shown in the illustration. The left quarter is in shadow. The terminator, the boundary between the day and night sides, is gradual, not sharp. The planet is light blue with loose bands of white clouds. The limb of the planet ( Александр Шереметьев
This artist’s concept shows what the exoplanet WASP-107 b could look like based on recent data gathered by NASA’s James Webb Space Telescope along with previous observations from Hubble and other space- and ground-based telescopes. WASP-107 b is a -warm Neptune’ exoplanet orbiting a relatively small and cool star approximately 210 light-years from Earth, in the constellation Virgo. The planet is about 80% of the size of Jupiter in terms of volume, but has a mass less than 10% of Jupiter’s, making it one of the least dense exoplanets known. WASP-107 b orbits its star at a distance about 5 million miles (0.055 astronomical units, or AU), completing one circuit in 5.72 days. The planet is tidally locked: it rotates at the same rate that it orbits the star, which means that one side is permanently lit, with the other in continuous darkness, so there is no day–night cycle. The orbit of WASP-107 b is slightly elliptical, which means that the gravitational pull between the star and planet changes continuously as the planet moves toward and away from the star during its orbit. Observations of 0.8- to 12-micron infrared light captured by the NASA/ESA Hubble Space Telescope’s WFC3 (Wide Field Camera 3), and Webb’s NIRCam (Near-Infrared Camera), NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), and MIRI (Mid-Infrared Instrument), suggest that the planet has a relatively large core surrounded by a relatively small mass of hydrogen and helium gas, which has been inflated by tidal heating of the interior. WASP-107 b has not been directly imaged by any telescope. [Image description: Illustration of an exoplanet with a hazy blue atmosphere and loose bands of clouds on the black background of space. The right three-quarters of the planet is lit by a star not shown in the illustration. The left quarter is in shadow. The terminator, the boundary between the day and night sides, is gradual, not sharp. The planet is light blue with loose bands of white clouds. The limb of the planet ( Александр Шереметьев

Две независимые группы исследователей показали, что внутри странной экзопланеты WASP-107 b скрывается огромное ядро, окруженное атмосферой с удивительно низким содержанием метана.

Данные, собранные с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», и предыдущие наблюдения «Хаббла», показали чрезвычайно низкое содержание метана в атмосфере экзопланеты WASP-107 b. Это указывает на активное «взбалтывание» атмосферы планеты горячими потоками из центра и объясняет причину аномально низкой плотности.

Экзопланета WASP-107 b, расположенная примерно в 200 световых годах от Земли, привлекла внимание исследователей с момента первого наблюдения. Объем этого газового гиганта всего на четверть меньше Юпитера, но весит WASP-107 b почти в 10 раз меньше крупнейшей планеты Солнечной системы.

Основываясь на радиусе, массе, возрасте и предполагаемой внутренней температуре экзопланеты, мы подумали, что WASP-107 b имеет очень маленькое каменное ядро, окруженное огромной массой водорода и гелия. Но было трудно понять, как такое маленькое ядро ​​могло поглотить так много газа, а затем не вырасти в планету массой с Юпитер.

Луис Уэлбанкс, планетолог из Университета штата Аризона (ASU), соавтор одной из статей

Данные о составе атмосферы, собранные «Уэббом», помогли исследователям решить загадку и найти объяснение, которое не требует уникальных условий. Ученые проанализировали спектр излучения звезды, проходящего через атмосферу экзопланеты, и рассчитали концентрацию в ней газообразных веществ, в том числе водяного пара, метана, углекислого и угарного газов, диоксида серы и аммиака.

-2

Спектральные данные, указывающие на содержание газов в атмосфере планеты WASP-107 b. Изображение: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)

-3

Спектральные данные, указывающие на содержание газов в атмосфере планеты WASP-107 b. Изображение: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)

Наблюдения, проведенные двумя разными командами в различных диапазонах, показали одинаковый результат — чрезвычайно низкое содержание метана, в 1000 раз меньше, чем ожидали ученые. Единственное возможное объяснение — в недрах планеты горячее, чем считалось ранее.

Это свидетельство того, что горячий газ из глубин планеты должен энергично смешиваться с более холодными слоями выше.

Метан нестабилен при высоких температурах. Тот факт, что мы обнаружили так мало молекул этого газа, но нашли другие молекулы, содержащие углерод, говорит нам, что внутри планеты должно быть значительно горячее, чем мы думали.

Дэвид Синг, соавтор исследования из Университета Джонса Хопкинса

Вероятным источником дополнительной внутренней энергии WASP-107 b является приливный нагрев, вызванный его слегка эллиптической орбитой. Поскольку расстояние между звездой и планетой постоянно меняется, гравитационное притяжение растягивает планету и нагревает ее.

Оценка реальной температуры в недрах планеты позволила ученым рассчитать размер ее внутреннего ядра. С учетом новых данных оно должно быть примерно в два раза больше, чем считалось ранее. Такое сочетание болшее по размеру ядро и атмосфера, подогреваемая приливным нагревом, объясняет «раздутый» размер WASP-107 b.

Читать далее:

Открытие ученых впервые подтвердило правоту Эйнштейна

Фото природной аномалии из космоса опубликовал американский астронавт

Рядом с нами нашли планету размером с Землю: год там длится 17 часов

На обложке: художественная иллюстрация WASP-107 b. Изображение: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)