Ученые намеренно использовали инструменты JWST «неправильно», чтобы получить прямые изображения экзопланет
Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) снова демонстрирует свои невероятные возможности. На этот раз ученые применили его инструменты не совсем по инструкции. Они намеренно использовали их «неправильно». Целью было получить прямые снимки далеких миров. Прямое наблюдение экзопланеты — сложнейшая задача в астрономии. Но этот новаторский подход принес впечатляющие результаты.
Почему «прямое изображение» так важно?
Большинство экзопланет обнаруживают косвенными методами. Например, по провалам яркости звезды, когда планета проходит перед ней. Или по едва заметным колебаниям звезды под действием гравитации планеты. Прямое изображение — это настоящий «фотоснимок» планеты. Он дает гораздо больше информации о ее атмосфере и свойствах.
Однако получить такой снимок невероятно трудно. Главная проблема — ослепительный свет родительской звезды. Он во много раз ярче тусклого света планеты. Это мешает разглядеть объект рядом со звездой. Для решения этой задачи используют коронографы. Эти устройства внутри телескопа блокируют большую часть света звезды. Так можно увидеть объекты рядом с ней.
Нестандартный метод
Команда под руководством Бриттани Майлс из Аризонского университета решила пойти другим путем. Они использовали коронографы инструментов NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона) и MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона) телескопа Уэбба. Но вместо долгих выдержек, для которых обычно и нужны коронографы, они применили очень короткие.
Почему «неправильно»? Короткие выдержки с яркими звездами могут быть опасны для чувствительных детекторов телескопа. Инструкции обычно предостерегают от такого использования. Однако это было необходимо. Целевая система была слишком яркой для стандартных наблюдений с коронографом. Длинная выдержка просто перенасытила бы (пересветила) детектор. Короткие экспозиции позволили этого избежать. Хотя и несли определенный риск.
Объект исследования: VHS 1256 b
В центре внимания оказалась VHS 1256 b. Это очень интересный объект на расстоянии около 40 световых лет от Земли. Он вращается вокруг двойной звезды красных карликов. Но находится очень далеко от них — примерно в 100 раз дальше, чем Земля от Солнца.
Его масса оценивается примерно в 12-22 раза больше массы Юпитера. Это ставит его на границу между планетой-гигантом и коричневым карликом («неудавшейся» звездой). VHS 1256 b имеет выраженный красноватый оттенок. Предыдущие наблюдения уже намекали на наличие облаков из силикатов (по сути, песка) в его атмосфере.
Как удалось получить изображение?
Чтобы выделить слабый свет планеты на фоне остаточного света звезд, ученые применили комплексный подход.
- Короткие экспозиции с коронографом: Позволили избежать пересвета детектора от яркой центральной системы.
- Вычитание опорной звезды: Наблюдалась другая, похожая звезда без планет. Ее изображение затем «вычиталось» из изображения целевой системы VHS 1256. Это помогло убрать большую часть остаточного света звезды и инструментальные артефакты.
- Угловое и спектральное дифференцирование (ADI и SDI): ADI использует вращение поля зрения телескопа во время наблюдений. Планета при этом немного смещается относительно звезды на разных снимках, что позволяет ее «отделить». SDI использует тот факт, что звезда и планета имеют разный цвет (спектр). Наблюдения на разных длинах волн также помогают разделить их свет.
Впечатляющие результаты
Усилия команды увенчались успехом. Они получили четкие прямые изображения VHS 1256 b с помощью обоих инструментов JWST — NIRCam и MIRI. Данные не только подтвердили наличие силикатных облаков в атмосфере объекта, но и позволили их детально изучить.
Более того, анализ спектра объекта выявил явные признаки молекул воды (H₂O), метана (CH₄) и угарного газа (CO). А также возможные следы углекислого газа (CO₂). Это самые детальные данные об атмосфере VHS 1256 b на сегодняшний день. Они дают уникальное представление об этом необычном мире.
Новые горизонты для изучения экзопланет
Этот успех демонстрирует удивительную гибкость и мощь JWST. Телескоп способен на большее, чем изначально предполагали его создатели. Использование инструментов «не по назначению», но с умом, открывает новые захватывающие возможности. Особенно для прямого наблюдения и изучения атмосфер планет вне Солнечной системы.
В будущем этот метод, вероятно, позволит получать прямые изображения экзопланет**, которые находятся гораздо ближе к своим ярким звездам. Или тех, что значительно тусклее, чем VHS 1256 b. «Мы только начинаем исследовать невероятные возможности этого телескопа», — отмечает Бриттани Майлс. Каждое такое исследование — шаг к лучшему пониманию разнообразных миров, существующих во Вселенной.