Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) недавно получил поразительное изображение далёкой, холодной экзопланеты 14 Геркулес c, расположенной в созвездии Геркулес на расстоянии 60 световых лет. Это новаторское наблюдение знаменует собой важную веху в изучении экзопланет, предоставляя астрономам беспрецедентную возможность изучить мир, непохожий ни на один из ранее исследованных.
Как описано на официальной странице миссии NASA, 14 Геркулес c — это древний мир, возрастом около 4 миллиардов лет, вращающийся вокруг своей звезды, похожей на Солнце, на расстоянии примерно 1,4 миллиарда миль — примерно в 15 раз дальше от своей звезды, чем Земля от Солнца. Несмотря на огромное расстояние и низкую температуру, с атмосферной температурой всего 26 °F (−3 °C), передовые возможности JWST позволили получить прямое изображение планеты в ближнем инфракрасном свете.
Уникальные орбитальные характеристики 14 Геркулес c
Одной из самых интригующих особенностей 14 Геркулес c является её причудливая и смещённая орбита. В то время как планеты в нашей Солнечной системе следуют относительно плоским и выровненным орбитам, две известные планеты в системе 14 Геркулес, включая 14 Геркулес c, имеют орбиты, наклоненные под углом 40 градусов друг к другу, создавая необычный «X»-образный узор вокруг своей звезды. Такая конфигурация не похожа ни на что, наблюдаемое в нашей Солнечной системе.
Астрономы предполагают, что хаотичный характер орбит в системе мог быть вызван ранним выбросом третьей, массивной планеты, нарушившим гравитационную динамику и заставившим оставшиеся планеты занять свои нынешние позиции. Смещённые орбиты побудили исследователей описать систему как «планетарный перетягивание каната», где планеты оказывают гравитационное воздействие друг на друга, потенциально создавая долговременную нестабильную конфигурацию.
«Эти колебания кажутся стабильными в течение длительных периодов времени», — сказал астроном В. Балмер. «Мы пытаемся понять, какие виды рассеяния планет могут привести к такой экзотической конфигурации орбит».
Технологическое достижение для JWST
Получение изображения 14 Геркулес c было непростым делом. Прямое изображение экзопланет — технически сложная задача из-за слабости планет по сравнению с яркостью их звёзд-хозяев. Планеты светят в тысячи, иногда даже в миллионы или миллиарды раз слабее своих звёзд. Как отмечает Балмер: «Это очень технически сложная задача… Планеты подобны светлячкам рядом со светилами».
Ключом к получению изображения этой слабой планеты стало использование JWST коронаграфа — инструмента, предназначенного для блокировки света от звезды, что позволило обнаружить гораздо более слабое инфракрасное свечение экзопланеты. Этот прорыв знаменует собой первый случай, когда астрономы успешно получили изображение экзопланеты такой температуры и возраста, добавив ценные данные к нашему пониманию более холодных и старых миров.
Неожиданно тусклое появление: 14 Геркулес c выглядит тусклее, чем ожидалось
Несмотря на то что масса 14 Геркулес c примерно в семь раз превышает массу Юпитера, она оказалась гораздо тусклее, чем ожидали астрономы. По словам команды, исходя из предполагаемого возраста и массы планеты, они ожидали, что планета будет выглядеть значительно ярче в инфракрасном свете. Однако наблюдения показали гораздо более тусклую планету, чем ожидалось.
«Планета на самом деле значительно тусклее, чем мы ожидали, — сказал Балмер. — Однако мы не думаем, что это проблема эволюционных моделей».
Такую неожиданную тусклость можно объяснить составом и динамикой атмосферы планеты. Инструменты JWST обнаружили углекислый газ и моноксид углерода в атмосфере планеты при температурах, когда обычно ожидается наличие метана. Это говорит о том, что сильные восходящие потоки могут переносить горячие газы из более глубоких слоёв атмосферы в более холодные верхние слои, уменьшая количество тепла, уходящего в космос, и заставляя планету выглядеть более холодной и тусклой, чем предполагалось изначально.