Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» однозначно обнаружил свою первую экзопланету путем прямых наблюдений. Найденный в осколочном диске звезды TWA 7 субюпитер характеризуется небольшой массой и температурой и позволяет объяснить появление в диске узкого кольца. Открытие подтверждает способность телескопа напрямую исследовать экзопланеты массой менее массы Юпитера. Статья опубликована в журнале Nature.
Многие наблюдаемые у молодых звезд протопланетные диски демонстрируют структуры в виде колец, полостей и зазоров, которые могут быть результатом гравитационных взаимодействий между молодыми экзопланетами и планетезималями в диске. Однако до недавнего времени не было случаев прямого и однозначного обнаружения экзопланет, ответственных за появление подобных структур, хотя косвенных свидетельств наличия подобной связи известно немало.
Группа астрономов во главе с Анн-Мари Лагранж (Anne-Marie Lagrange) из Парижской обсерватории сообщила, что напрямую обнаружила в диске вокруг звезды TWA 7 объект, который может быть однозначно интерпретирован как экзопланета. Исследователи провели наблюдения за системой в среднем инфракрасном диапазоне при помощи инструмента MIRI телескопа «Джеймс Уэбб» в режиме коронографа 21 июня 2024 года, а также использовали архивные данные наблюдений за диском приемника SPHERE наземного телескопа VLT.
TWA 7 представляет собой маломассивную (0,46 массы Солнца) звезду типа Т Тельца и обладает одним из самых молодых (6,4 миллиона лет) обломочных дисков среди известных, который видим почти плашмя. Система находится на удалении почти 112 световых лет от Солнца, предыдущие наблюдения за ней выявили в диске два кольца и более широкую концентрическую структуру, однако не обнаруживали никаких признаков экзопланет, могущих создать подобные структуры.
Исследователи обнаружили в пределах диска три объекта, два из которых были опознаны как фоновая звезда и фоновая галактика в ходе сравнения данных «Джеймса Уэбба» с данными телескопов «Хаббл» и ALMA. Третий точечный источник излучения, получивший обозначение CC1, расположен к северо-западу от звезды, на расстоянии около 51 астрономической единицы и не может быть фоновым объектом или телом из Солнечной системы. Лучше всего подходит модель холодной экзопланеты в виде субюпитера с эффективной температурой от 305 до 335 кельвин и массой около 0,34 массы Юпитера, которая находится в области пониженной плотности в узком (менее семи астрономических единиц по ширине) кольце.
В пользу идеи наличия в этой зоне экзопланеты говорят и результаты моделирования N тел, основанные на наблюдаемых свойствах компонентов системы, которые позволяют связать кольцо и зону пониженной плотности с гравитационными возмущениями в диске, создаваемыми экзопланетой. В последнем случае такая структура характерна для кольца планетезималей, которые движутся по той же орбите, что и экзопланета и находятся с ней в орбитальном резонансе 1:1. Для «Джеймса Уэбба» это первый случай прямого открытия экзопланеты — до этого телескоп либо исследовал уже известные объекты, либо обнаруживал кандидатов в экзопланеты. В дальнейшем будут проведены спектроскопические исследования атмосферы найденного субюпитера, а также уточнена его орбита.
Возникающие в протопланетных дисках экзопланеты могут также порождать красивые спиральные рукава, наблюдавшиеся уже у ряда звезд.