Космічний телескоп Джеймса Вебба вперше виявив планету, що втрачає свою атмосферу

Міжнародна група астрономів за участі науковців Женевського університету (UNIGE) та Національного центру компетенцій у дослідженні Plan­etS виявила гігантські хмари гелію, що вириваються з атмосфери екзопланети WASP-107b. Спостереження проведено за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST), а результати аналізу, виконані з використанням моделей, розроблених у UNIGE, опубліковано в журналі Nature Astron­o­my. Це перше відкриття такого роду, здійснене за допомогою JWST, і воно дає змогу з безпрецедентною точністю дослідити процес втрати атмосфери на далеких світах.

WASP-107b розташована більш ніж за 210 світлових років від Сонячної системи. Планета обертається навколо своєї зорі на відстані, що в сім разів менша за орбіту Меркурія, і належить до групи так званих «надлегких» або «super-puff» екзопланет — тіл, подібних за розміром до Юпітера, але вдесятеро легших. Через низьку густину атмосфера WASP-107b сильно роздута, і саме в її зовнішніх шарах, так званій екзосфері, JWST зафіксував потужні потоки гелію.

Художнє зображення WASP-107b. Низька щільність планети та інтенсивне випромінювання її зірки дозволяють гелію виходити за межі планети і утворювати навколо неї асиметричну, розширену та дифузну оболонку. Інфрачервоні спостереження за допомогою супутника JWST дозволили нам спостерігати це явище. Джерело: Женевський університет/NCCR PlanetS/Тібо Роджер

За словами Яна Картере, аспіранта факультету природничих наук Женевського університету та співавтора дослідження, моделювання показало наявність гелієвих потоків як перед планетою, так і позаду неї — у напрямку її орбітального руху. Ці потоки простягаються майже на десять радіусів самої планети, частково затінюючи зоряне світло ще до того, як WASP-107b проходить перед своєю зіркою.

Окрім гелію, команда змогла підтвердити присутність води, вуглекислого та чадного газу, а також аміаку, тоді як метану, який JWST здатен виявляти, не зафіксовано. Такий хімічний склад дає змогу відтворити історію формування планети: вона, ймовірно, виникла далеко від своєї зорі, а потім мігрувала ближче, втрачаючи частину атмосфери під впливом теплового випаровування.

За словами Вінсента Бурріє, викладача та дослідника кафедри астрономії UNIGE, вивчення втрати атмосфери є одним із головних напрямів сучасних екзопланетних досліджень, адже саме цей процес може пояснювати багато спостережуваних характеристик далеких планет. «На Землі атмосферна втрата занадто слабка, щоб суттєво вплинути на клімат, але саме вона, ймовірно, призвела до зникнення води на Венері. Розуміння цих механізмів важливе, оскільки вони можуть визначати, чи здатні деякі кам’янисті екзопланети зберігати придатну для життя атмосферу», — підкреслив учений.