Астрономы из США сообщили о важном открытии в изучении экзопланет: космический телескоп «Джеймс Уэбб» впервые смог детально исследовать атмосферу газового гиганта с относительно мягким климатом. Планета TOI-199 b по размерам близка к Сатурну, однако её температура оказалась значительно ниже, чем у большинства ранее изученных экзопланет подобного типа. Учёные называют объект одним из самых интересных кандидатов для изучения эволюции атмосфер за пределами Солнечной системы.

Главной особенностью TOI-199 b стала её умеренная температура — около 77 градусов Цельсия. Для газового гиганта это необычно: большинство подобных миров либо раскалены до экстремальных значений, либо представляют собой ледяные планеты. Благодаря этому исследователи получили редкую возможность проверить теории формирования и химического состава атмосфер в условиях, которые отчасти напоминают процессы, происходившие в ранней истории Земли и планет Солнечной системы.

Планета находится более чем в 330 световых годах от Земли

Экзопланета TOI-199 b вращается вокруг звезды G-типа, похожей на Солнце. Расстояние до системы составляет более 330 световых лет от Земли.

Один полный оборот вокруг своей звезды планета совершает примерно за 100 дней. По расчётам исследователей, её равновесная температура достигает около 350 Кельвинов — это примерно 77 °C.

Хотя такую температуру нельзя назвать пригодной для жизни в привычном земном понимании, по меркам газовых гигантов это весьма умеренные условия. Именно поэтому в научных материалах планету описывают как «землеподобную» с точки зрения температурного режима.

Как «Джеймс Уэбб» изучал атмосферу экзопланеты

Для наблюдений учёные использовали метод транзитной спектроскопии. Во время прохождения TOI-199 b перед своей звездой часть звёздного света проходила через верхние слои атмосферы планеты.

Молекулы газа поглощают определённые длины волн света, и по этим изменениям астрономы могут определить химический состав атмосферы.

Наблюдения проводились при помощи спектрографа JWST/NIRSpec в режиме G395M, работающем в ближнем инфракрасном диапазоне со средним разрешением.

Один транзит длился около семи часов, а суммарное время наблюдений составило примерно 20 часов. Этого оказалось достаточно, чтобы получить подробный спектр атмосферы экзопланеты.

В атмосфере уверенно обнаружили метан

Главным результатом исследования стало уверенное обнаружение метана (CH4) в атмосфере TOI-199 b.

Для учёных это особенно важно, поскольку наличие метана в атмосферах умеренно тёплых газовых гигантов предсказывалось существующими моделями эволюции планет. Новые данные фактически подтвердили правильность этих теорий.

Исследователи отмечают, что подобные наблюдения помогают лучше понимать:

• как формируются атмосферы экзопланет;
• как происходит химическая эволюция газовых гигантов;
• каким образом меняется состав планет со временем;
• насколько универсальны физические процессы во Вселенной.

Почему это открытие важно для науки

До сих пор большинство атмосфер, изученных телескопом «Джеймс Уэбб», принадлежали либо сверхгорячим газовым гигантам, либо очень холодным объектам. TOI-199 b заняла редкую промежуточную категорию.

Такие планеты особенно ценны для науки, потому что позволяют тестировать модели атмосфер в условиях, близких к более «спокойным» температурным режимам.

В будущем астрономы планируют продолжить наблюдения за TOI-199 b, чтобы точнее определить:

• процентное содержание газов;
• наличие других химических соединений;
• структуру атмосферы;
• особенности формирования облаков и тепловых потоков.

Учёные надеются, что подобные исследования помогут лучше понять не только экзопланеты, но и процессы, которые когда-то происходили в атмосферах Земли, Юпитера и Сатурна на ранних этапах их эволюции.