Область изучения экзопланет продолжает расти семимильными шагами, на сегодняшний день подтверждено более 5900 открытий . Благодаря усовершенствованным методам, инструментам и телескопам следующего поколения область переходит от открытия экзопланет к их описанию. Это одна из главных научных целей космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), и он не разочаровал! Благодаря передовой оптике и сложным инструментам Уэбба ученые могут напрямую получать изображения экзопланет и получать новые знания о том, как они формируются и из чего состоят их атмосферы.
В частности, Уэбб позволил изучать молодые планетные системы, которые все еще находятся в процессе формирования в инфракрасном диапазоне. В недавнем исследовании группа астрофизиков сообщила об обнаружении двух гигантских планет вокруг звезды, похожей на Солнце (YSES-1), на расстоянии более 310 световых лет от Земли. Используя спектрометр ближнего инфракрасного диапазона Уэбба (NIRSpec), группа смогла получить необычайно подробные изображения этих двух молодых планет и обнаружила наличие силикатных облаков в их атмосферах. Изучение этих планет дает новое понимание ранней фазы эволюции планетных систем.
Исследование проводилось под руководством доктора Килана К. В. Хоха , астрофизика и стипендиата Giacconi, и нескольких коллег из Института космических исследований телескопа (STScI). К ним присоединились исследователи из Института астрофизических исследований , Ядра тысячелетия на молодых экзопланетах и их лунах (YEMI), Института астрономии Макса Планка (MPIA), Лунной и планетарной лаборатории , Лейденской обсерватории , Калифорнийского технологического института (Caltech), Обсерватории Лазурного берега, Парижской обсерватории, Европейской южной обсерватории (ESO), Европейского космического агентства (ESA), Центра космических полетов NASA-Goddard и нескольких университетов.
Изучение молодых систем жизненно важно для понимания того, как появилась Солнечная система. Наблюдая за формированием планет в реальном времени, ученые могут определить, какие химические ингредиенты присутствовали и как долго длился этот процесс. Предыдущие исследования многое рассказали о молодых планетах, включая косвенные доказательства наличия облаков, фотохимии и разнообразных химических элементов. Хотя коричневые карлики также наблюдались напрямую, до Уэбба было невозможно получить изображения молодых экзопланет. Учитывая, что YSES-1 все еще молода (около 27 миллионов лет), любые планеты, вращающиеся вокруг звезды, все еще будут теплыми, что делает их обнаруживаемыми в инфракрасном диапазоне длин волн.
Используя инструмент Webb's NIRSpec, исследователи получили широкие спектры из атмосфер двух гигантских экзопланет вокруг молодой звезды, обозначенных как YSES-1 b и c. Результаты команды демонстрируют возможности Webb, который предоставил самый подробный набор данных о многопланетной системе на сегодняшний день. Как сказал соавтор доктор Эверт Наседкин, научный сотрудник в Школе физики Тринити-колледжа в Дублине
Когда мы посмотрели на меньший, более далекий компаньон, известный как YSES 1-c, мы обнаружили характерную сигнатуру силикатных облаков в среднем инфракрасном диапазоне. По сути, состоящая из частиц, похожих на песок, это самая сильная особенность поглощения силиката, наблюдаемая на экзопланете до сих пор. Мы считаем, что это связано с относительной молодостью планет: более молодые планеты немного больше по радиусу, и эта расширенная атмосфера может позволить облаку поглощать больше света, излучаемого планетой.Используя детальное моделирование, мы смогли определить химический состав этих облаков, а также детали о формах и размерах частиц облаков. В целом, эта работа подчеркивает невероятные возможности JWST характеризовать атмосферы экзопланет. Имея всего несколько экзопланет, которые можно напрямую сфотографировать, система YSES-1 предлагает уникальные знания об атмосферной физике и процессах формирования этих далеких гигантов.
Команда также отметила наличие околопланетного диска вокруг YSES-1 b, одной из двух гигантских экзопланет. Это может быть материал, аккрецирующийся на планету, что может привести к образованию лун, очень похожих на ледяные луны, вращающиеся вокруг Юпитера, Сатурна и других газовых гигантов в Солнечной системе. До сих пор было идентифицировано только три других таких диска вокруг объектов, значительно моложе YSES-1 b, что поднимает новые вопросы о том, как долго существуют околопланетные диски. Как отметил доктор Хох, эти наблюдения предоставляют возможности узнать больше о том, как миллиарды лет назад образовалась Солнечная система:
«Планеты системы YSES-1 также слишком далеко друг от друга, чтобы их можно было объяснить с помощью современных теорий формирования, поэтому дополнительные открытия отдельных силикатных облаков вокруг YSES-1 c и небольшого количества горячего пылевого материала вокруг YSES-1 b приводят к еще большим загадкам и сложностям в определении того, как формируются и развиваются планеты. Это исследование также возглавляла группа молодых исследователей, таких как постдокторанты и аспиранты, которые составляют первых пять авторов статьи. Эта работа была бы невозможна без их креативности и упорного труда, которые помогли сделать эти невероятные междисциплинарные открытия».