Планеты-сироты — широко распространенное явление во Вселенной. Но увидеть их довольно трудно. Обычно мы видим либо молодые планеты, либо газовые гиганты, и те и другие излучают собственный инфракрасный свет за счет тепла ядра планеты. А вот старые и более легкие планеты увидеть удается редко.
Используя космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST), астрономы заглянули в атмосферу космического тела, которое может быть планетой-сиротой или «неудавшейся звездой».
Реконструкция. SIMP J0136 межзвездный объекта, масса которого в 13 раз больше массы Юпитера, а магнитное поле в 200 раз мощнее, чем у Юпитера. Этот объект находится на расстоянии 20 световых лет от Земли.
Космический сирота, или «свободно плавающий объект планетарной массы», обозначенный SIMP 0136, одиноко летит по Вселенной примерно в 20 световых годах от Земли. Родительской звезды у него нет. SIMP 0136 имеет массу, которая примерно в 13 раз больше массы Юпитера, но он примерно такого же размера, как газовый гигант Солнечной системы. SIMP 0136, обнаруженный в 2003 году, вращается так быстро, что день на этом изгое длится всего около 2,4 земных часов.
Есть вероятность, что SIMP 0136 — это вообще не планета, а объект, называемый «коричневым карликом», звездным телом, которое формируется как звезда, но не может набрать достаточно массы, чтобы запустить ядерный синтез водорода в гелий в своем ядре. Неопределенность возникает из-за того, что имеют нижний предел массы примерно в 13 раз превышающий массу Юпитера — фактически, это масса SIMP 0136.
Поскольку SIMP 0136 относительно яркий для изолированного объекта планетарной массы и его свет не загрязнен светом родительской звезды, он стал популярной целью для астрономов. Так, еще до того, как JWST исследовал этот объект, на него смотрели и земные телескопы, и космические телескопы — «Хаббл» и «Спитцер». Однако эти исследования оставили астрономам некоторые загадки, связанные с SIMP 0136.
115 потенциальных планет-сирот между созвездиями Скорпиона и Змееносцы (2021).
Википедия
Атмосфера SIMP 0136Ранее астрономы обнаружили, что яркость SIMP 0136 колеблется. Было решено, что эти изменения могут быть не просто следствием облаков на планете-гиганте, а скорее связаны со сложной комбинацией атмосферных факторов.
Используя JWST, команда смогла наблюдать инфракрасный свет от SIMP 0136 в течение двух полных оборотов планеты, отмечая изменения в облачных слоях, температуре и даже химическом составе планеты. Многие из замеченных учеными деталей ранее были скрыты от глаз.
«Мы уже знали, что его яркость варьируется, и были уверены, что есть облачные слои, которые меняются, исчезают из поля зрения и меняются с течением времени», — говорит Эллисон Маккарти, руководитель группы исследователей и научный сотрудник Бостонского университета. — «Мы также думали, что на яркость могут влиять температурные колебания, химические реакции и, возможно, некоторые эффекты авроральной активности, что-то вроде полярных сияний, но мы не были уверены».
Тысячи невидимых радугНаблюдение за SIMP 0136 с помощью JWST в течение двух оборотов позволило команде использовать спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec), а также инструмент среднего инфракрасного диапазона (MIRI). Таким образом исследователи смогли собирать данные в широком диапазоне длин волн инфракрасного света.
В результате были получены сотни детализированных кривых блеска, показывающих, как изменялась яркость каждой длины волны инфракрасного света по мере вращения SIMP 0136.
SIMP 0136 (красный кружок).
Legacy Surveys / D.Lang
«Увидеть, как весь спектр этого объекта меняется в течение нескольких минут, было просто невероятно», — говорит Йоханна Вос, главный исследователь группы и научный сотрудник Тринити-колледжа в Дублине. — «До сих пор у нас был лишь небольшой кусочек спектра в ближней инфракрасной области, полученный с помощью «Хаббла», и несколько измерений яркости, полученных с помощью «Спитцера»».
Исследователи заметили, что инфракрасный свет от SIMP 0136 имел четкие формы кривой блеска: одни длины волн становились ярче, другие тускнели, а остальные вообще не менялись. Они решили, что на эти колебания должны влиять различные факторы.
«Представьте, что вы наблюдаете за Землей с большого расстояния. Если бы вы смотрели на каждый цвет в отдельности, то увидели бы различные узоры, которые рассказали бы вам что-то о ее поверхности и атмосфере, даже если бы вы не могли разобрать отдельные черты», — сказал Филипп Мюрхед, член исследовательской группы и научный сотрудник Бостонского университета. — «Синий цвет будет увеличиваться по мере того, как океаны будут появляться в поле зрения. Изменения коричневого и зеленого цветов расскажут вам о почве и растительности».
Чтобы оценить, чем вызваны световые колебания SIMP 0136, команда разработала атмосферные модели, чтобы определить, какие области атмосферы отвечают за ту или иную длину волны света.
«Разные длины волн дают информацию о разных глубинах атмосферы», — говорит Маккарти. — «Мы начали понимать, что длины волн, которые имели наиболее схожие формы кривых, отвечали за одни и те же глубины, что усилило идею о том, что они должны быть вызваны одним и тем же механизмом».
Одна группа инфракрасных волн исходит из глубины атмосферы SIMP 0136, где, по мнению команды, скрываются облака частиц железа. Другая группа длин волн, как предполагается, исходит из более высоких слоев атмосферы и пестрых облаков силикатов.
Последний набор длин волн, как предполагается, исходит от облаков, расположенных высоко над атмосферой, и связан с температурой SIMP 0136. Более яркие области могут соответствовать полярным сияниям, обнаруженным вокруг SIMP 0136 в радиоволнах.
Новые загадки
JWST увидел кривые света от SIMP 0136, которые нельзя объяснить ни облаками объекта, ни его температурой. На них может влиять углеродный химический состав атмосферы SIMP 0136, когда карманы углекислого и угарного газа вращаются в поле зрения JWST и выходят из него. Другим объяснением могут быть химические реакции, вызывающие изменения в атмосфере SIMP 0136.
«Мы еще не разобрались в химической части головоломки, но эти результаты действительно захватывающие, потому что они показывают нам, что содержание таких молекул, как метан и углекислый газ, может меняться от места к месту и с течением времени», — говорит Вос.
Читать далее →
Свежие комментарии