Джеймс Уэбб: песчаные облака впервые наблюдаются на небесном объекте за пределами Солнечной системы
Объект, о котором идет речь, — коричневый карлик, расположенный на расстоянии около 72 световых лет от нас в созвездии Ворон. Благодаря недавним наблюдениям телескопа Джеймса Уэбба команда астрономов обнаружила силикатные облака в его атмосфере. Это первый случай наблюдения таких облаков на объекте планетарной массы за пределами Солнечной системы. Это открытие может улучшить наше понимание объектов коричневых карликов.
Масса всех звезд превышает массу Юпитера примерно в 75 раз. Коричневые карлики считаются "неудавшимися" звездами: они массивнее планет-гигантов, но недостаточно массивны, чтобы интенсивно светить как звезда — их масса меньше минимальной массы, необходимой для термоядерного синтеза водорода в ядре. Однако их масса достаточна для термоядерного синтеза дейтерия, поэтому они способны излучать собственное тепло и свет, что отличает их от планет.
Коричневый карлик VHS 1256 b имеет массу, примерно в 19 раз превышающую массу Юпитера, и был открыт в 2015 году группой испанских астрономов. На самом деле это спутник бинарной системы (VHS 1256), состоящей из двух других коричневых карликов, вращающихся друг вокруг друга. VHS 1256 b - относительно молодой коричневый карлик с красноватой атмосферой. Аппарат Джеймс Уэбб, специально предназначенный для инфракрасных наблюдений, смог обнаружить излучение от этого объекта, каким бы слабым он ни был. Команда под руководством астронома Бриттани Майлз из Калифорнийского университета в Санта-Крузе задалась целью определить состав этой атмосферы по данным "Уэбба".
Это та же команда, которая на прошлой неделе опубликовала первое в истории прямое изображение экзопланеты (HIP 65426 b, похожей на Юпитер планеты, вращающейся вокруг карликовой звезды на расстоянии около 385 световых лет от Земли). Теперь телескоп предоставляет новую информацию, которая знаменует собой еще одно "большое достижение" телескопа.
По словам исследователей, инфракрасный спектр VHS 1256 b является самым точным на сегодняшний день спектром объекта планетарной массы. Поскольку "Джеймс Уэбб" способен вести наблюдения в широком диапазоне инфракрасных лучей, состав этого объекта проявился гораздо отчетливее, чем у других коричневых карликов, изученных ранее. "Вода, метан, монооксид углерода, углекислый газ, натрий и калий наблюдаются в нескольких частях спектра JWST на основе сравнения с модельными спектрами коричневых карликов, молекулярными непрозрачностями и атмосферными моделями", — пишут исследователи в своей препринтной .
Характерная линия монооксида углерода была наилучшим образом разрешена и имела самое высокое соотношение сигнал/шум из когда-либо полученных. Оказалось, что углекислый газ также был обнаружен, всего через несколько дней после того, как "Джеймс Уэбб" впервые обнаружил его в атмосфере другой экзопланеты - WASP-39b, газового гиганта, расположенного на расстоянии около 700 световых лет от нас.
Они также наблюдали многочисленные облака, рассеянные в атмосфере этой псевдопланеты. Но в отличие от земных облаков, состоящих из капель воды, эти облака содержали крошечные силикатные частицы, похожие на песчинки.
Полезные данные для будущих наблюдений
По мнению команды, это, вероятно, такие минералы, как форстерит, энстатит или кварц, которые также встречаются в мантии Земли. Астрономы ранее предсказывали существование облаков силикатной пыли у некоторых коричневых карликов, основываясь на их цвете и компьютерном моделировании, но это первое прямое доказательство их существования.
Теперь ученые уверены, что яркость коричневых карликов потенциально может меняться в зависимости от толщины и положения этих пылевых облаков. Это существенный признак для правильной интерпретации будущих наблюдений за объектами такого типа. Кроме того, они смогли заметить, что атмосфера VHS 1256 b была особенно турбулентной.
Это важный шаг, поскольку до сих пор эксперты не понимали, откуда может взяться "химический дисбаланс", наблюдаемый в атмосфере некоторых экзопланет. "В спокойной атмосфере существует ожидаемое соотношение, скажем, метана и угарного газа. Но в атмосферах многих экзопланет мы обнаружили, что это соотношение сильно искажено, что говорит о наличии турбулентного вертикального перемешивания в этих атмосферах", — объясняет Саша Хинкли, доцент кафедры физики и астрономии Эксетерского университета и соавтор статьи, описывающей это открытие.
"Эти первые результаты научных наблюдений JWST являются революционными и могут быть получены также для многих других близлежащих коричневых карликов, которые будут наблюдаться в будущих циклах наблюдений", — заключает команда. Данные телескопа также помогут лучше понять физику атмосферы экзопланет.