«James Webb» раскрывает прошлое экзопланеты WASP-121b

Используя космический телескоп «James Webb», астрономы выяснили, где могла сформироваться экзопланета WASP-121b и как протекала ее эволюция. В атмосфере гиганта были обнаружены сразу несколько ключевых молекул – водяной пар, монооксид углерода, монооксид кремния и метан. Такой химический «инвентарь» позволил исследователям оценить содержание углерода, кислорода и кремния – элементов, напрямую связанных с происхождением планеты. Результаты наблюдений и выводы ученых представлены в журнале Nature Astronomy.

WASP-121b – это гигантская и крайне горячая планета, вращающаяся так близко к своей звезде, что завершает оборот всего за 30,5 часа. Ее «дневная» сторона раскалена до более чем 3 тысяч градусов, тогда как на ночной температура опускается до 1,5 тысячи градусов. При таких условиях устойчивые соединения становятся газами, и «James Webb» смог «увидеть» их в инфракрасном диапазоне.

Наибольшее внимание привлекло наличие метана – газа, который при столь высоких температурах должен быстро разрушаться. Его наличие на ночной стороне говорит о мощных вертикальных потоках в атмосфере, которые переносят метан из нижних, более холодных слоев. Это ставит под сомнение простые модели циркуляции в атмосферах экзопланет.

Анализ состава атмосферы привел исследователей к выводу, что WASP-121b сформировалась не рядом со звездой, а в холодных внешних областях протопланетного диска, где вода оставалась в виде льда, а метан существовал в газообразном состоянии. Это соответствует расстояниям от звезды, сравнимым с областью между Юпитером и Ураном в Солнечной системе. Затем планета мигрировала ближе к звезде, заняв нынешнюю экстремально близкую орбиту.

Особенности содержания кремния указывают, что часть материала поступила в атмосферу позже, после формирования каменистых тел – планетезималей. Это говорит о многоступенчатой истории формирования и длительном развитии объекта.

Наблюдения «James Webb», выполненные с помощью спектрографа NIRSpec, охватывали весь орбитальный путь планеты и позволили исследовать как ее дневную, так и ночную стороны. Совпадение данных из различных фаз подтвердило достоверность наблюдений и открыло новое окно в изучение динамики и химии атмосфер других миров.