Международная группа астрономов под руководством Центра космических полетов имени Годдарда НАСА опубликовала результаты исследования атмосферы экзопланеты TOI-5205 b. С помощью орбитального телескопа «Джеймс Уэбб» ученые зафиксировали аномально низкое содержание тяжелых элементов в газовой оболочке этого объекта. Полученные данные противоречат существующим моделям формирования планет–гигантов и указывают на сложные процессы распределения вещества на ранних этапах развития системы.
Экзопланета TOI-5205 b по размерам сопоставима с Юпитером, однако она вращается вокруг красного карлика, масса которого составляет всего 40 процентов от массы Солнца. Подобные системы называют запретными, так как, согласно традиционным теориям, у небольших звезд недостаточно материала в протопланетном диске для образования массивных газовых гигантов. Во время прохождения планеты на фоне звезды – транзита – она перекрывает около шести процентов ее излучения. Этот эффект позволил астрономам провести спектроскопический анализ и определить химический состав атмосферы.
Анализ трех транзитов показал, что атмосфера TOI-5205 b содержит значительно меньше тяжелых элементов по отношению к водороду, чем Юпитер. Более того, металличность планеты оказалась ниже, чем у ее материнской звезды. Это стало неожиданностью для исследователей, так как обычно химический состав гигантов тесно коррелирует с составом звезды или превышает его по содержанию тяжелых элементов. В атмосфере также были обнаружены следы метана и сероводорода, что указывает на избыток углерода и дефицит кислорода.
Ученые из Цюрихского университета применили моделирование внутренних структур, чтобы объяснить это явление. По их версии, тяжелые элементы в процессе формирования планеты могли мигрировать глубоко во внутренние слои, в сторону ядра. В результате атмосфера осталась обедненной металлами, а естественного перемешивания вещества между оболочками не произошло. Это предполагает, что общая масса металлов в составе всей планеты может в сто раз превышать те показатели, которые наблюдаются в ее верхних слоях.
В ходе работы астрономы также применили новые методы корректировки данных, учитывающие влияние звездных пятен. Эти активные области на поверхности красного карлика способны искажать спектральный сигнал, создавая ложные эффекты при измерении состава атмосферы. Исключение таких помех повысило точность выводов и заложило основу для дальнейших исследований в рамках программы GEMS, направленной на изучение гигантских экзопланет у звезд спектрального класса M. Эти наблюдения важны для понимания того, как в экстремальных условиях формируются миры, само существование которых долгое время считалось маловероятным.