Исследователи получили более чёткое изображение планетарной системы, которую они называют аномальной, хаотичной и странной. Это стало возможно благодаря космическому телескопу NASA «Джеймс Уэбб».
Используя камеру NIRCam (Near-Infrared Camera), исследователи успешно сфотографировали одну из двух известных планет, вращающихся вокруг звезды 14 Геркулеса, расположенной в 60 световых годах от Земли в галактике Млечный Путь.
Экзопланета 14 Геркулеса c оказалась одной из самых холодных из всех, что были сфотографированы на сегодняшний день. Хотя известно почти о 6 тысячах экзопланет, лишь небольшое их число было сфотографировано напрямую, и большинство из них очень горячие (сотни или даже тысячи градусов по Фаренгейту). Новые данные показывают, что температура 14 Геркулеса c, которая весит примерно в 7 раз больше Юпитера, составляет около –3 °C (26 °F).
Результаты исследования были представлены на пресс-конференции во время 246-го собрания Американского астрономического общества в Анкоридже, Аляска, и опубликованы в журнале «The Astrophysical Journal Letters».
«Чем холоднее экзопланета, тем сложнее её сфотографировать, поэтому это совершенно новый режим исследований, который открыл „Уэбб“ благодаря своей исключительной чувствительности в инфракрасном диапазоне, — сказал Уильям Балмер, соавтор первой публикации и аспирант Университета Джонса Хопкинса. — Теперь мы можем добавить в каталог не только горячие молодые экзопланеты, но и более старые, которые намного холоднее, чем мы когда-либо видели до „Уэбба“».
Изображение «Уэбба» экзопланеты 14 Геркулеса c также даёт представление о планетарной системе, непохожей на большинство других, подробно изученных с помощью «Уэбба» и других наземных и космических обсерваторий. Центральная звезда 14 Геркулеса по свойствам почти не отличается от нашего Солнца — она схожа по возрасту и температуре, но немного менее массивна и холоднее.
В этой системе есть две планеты: 14 Геркулеса b находится ближе к звезде и закрыта коронаграфической маской на снимке «Уэбба». Планеты не вращаются друг относительно друга в одной плоскости, как в нашей Солнечной системе. Вместо этого их орбиты пересекаются наподобие буквы «X», а звезда находится в центре. Орбитальные плоскости двух планет наклонены друг к другу под углом около 40 градусов.
Это первый случай, когда была сфотографирована экзопланета в такой несогласованной системе.
Учёные разрабатывают несколько теорий о том, как планеты в этой системе оказались настолько сбитыми с толку. Одна из ведущих концепций заключается в том, что планеты разлетелись после того, как третья планета была насильственно выброшена из системы на раннем этапе её формирования.
«На ранней стадии эволюции нашей Солнечной системы доминировали движение и притяжение наших газовых гигантов, — добавил Балмер. — Они разбрасывали астероиды и перестраивали другие планеты. Здесь мы видим последствия более жестокой планетарной катастрофы. Это напоминает нам о том, что нечто подобное могло произойти и в нашей Солнечной системе, и что судьбы малых планет, подобных Земле, часто определяются гораздо более крупными силами».
Новые данные «Уэбба» дают исследователям более глубокое понимание не только температуры 14 Геркулеса c, но и других деталей об орбите и атмосфере планеты.
Результаты показывают, что планета вращается на расстоянии около 1,4 миллиарда миль от звезды-хозяина по сильно эллиптической, или «футбольной» орбите, ближе, чем предполагалось ранее. Это примерно в 15 раз дальше от Солнца, чем Земля. В среднем 14 Геркулеса c находится между Сатурном и Ураном в нашей Солнечной системе.
Яркость планеты на длине волны 4,4 микрон, измеренная с помощью коронографа «Уэбба», в сочетании с известной массой планеты и возрастом системы намекает на сложную динамику атмосферы.
«Если планета определённой массы образовалась 4 миллиарда лет назад, а затем со временем остыла из-за отсутствия источника энергии, поддерживающего её тепло, мы можем предсказать, насколько горячей она должна быть сегодня, — сказала Даниэлла С. Бардалез Гальюффи из Амхерстского колледжа, соавтор статьи с Балмером. — Дополнительная информация, такая как воспринимаемая яркость при прямом наблюдении, теоретически должна поддерживать эту оценку температуры планеты».
Однако то, что ожидают исследователи, не всегда отражается в результатах. Яркость 14 Геркулеса c на этой длине волны слабее, чем ожидалось для объекта такой массы и возраста. Исследовательская группа может объяснить это несоответствие химией дисбаланса углерода, которую часто можно наблюдать у коричневых карликов.
«Эта экзопланета настолько холодная, что лучшими сравнениями, которые у нас есть, являются хорошо изученные самые холодные коричневые карлики, — объяснила Бардалез Гальюффи. — В этих объектах, как и в 14 Геркулеса c, мы видим, что углекислый газ и монооксид углерода существуют при температурах, когда мы должны видеть метан. Это объясняется перемешиванием в атмосфере. Молекулы, образовавшиеся при более высоких температурах в нижних слоях атмосферы, очень быстро переносятся в холодную верхнюю атмосферу».
Исследователи надеются, что изображение 14 Геркулеса c, полученное с помощью «Уэбба», станет лишь началом нового этапа исследований этой странной системы.
Хотя маленькая точка света, полученная с помощью «Уэбба», содержит множество информации, будущие спектроскопические исследования 14 Геркулеса c могут лучше определить атмосферные свойства этой интересной планеты и помочь исследователям понять динамику и пути формирования системы.
Предоставлено Институтом научных исследований космического телескопа.