Джеймс Уэбб представляет первую экзопланету - необычное изображение далекого мира

Одним из основных направлений использования космического телескопа "Джеймс Уэбб" является изучение атмосфер экзопланет для поиска строительных блоков жизни в других частях Вселенной. Недавно и впервые астрономы получили прямое изображение экзопланеты с помощью своих инструментов. Хотя это наблюдение еще не прошло экспертную оценку, оно указывает на будущие возможности для изучения далеких миров.

Основные методы обнаружения экзопланет основаны на остаточном влиянии планеты на звезду-хозяина, например, гравитационное воздействие планеты на звезду (измерения радиальной скорости) или количество света звезды, которое планета блокирует, проходя мимо нее (транзитные наблюдения). Хотя эти методы оказались довольно эффективными в поиске экзопланет, они по-прежнему ограничены в типах планет, которые они могут обнаружить, и в количестве информации, которую они могут извлечь.

Измерение света планеты позволяет напрямую оценить температуру поверхности планеты, состав атмосферы и скорость вращения. Эти данные необходимы для определения обитаемости планеты. К сожалению, прямая съемка сталкивается со многими проблемами, и не в последнюю очередь потому, что звезды часто намного ярче своих компаньонов, большинство планет очень трудно увидеть.

Недавно астрономы из Калифорнийского университета в Санта-Крузе (UCSC) вместе с большой международной коллаборацией проанализировали данные космического телескопа НАСА "Джеймс Уэбб", с помощью которого было получено прямое изображение планеты за пределами нашей Солнечной системы — экзопланеты HIP 65426 b. Это изображение еще не было представлено на рецензирование и станет темой предстоящей статьи.

Коронограф в действии

Как упоминалось ранее, получение прямых изображений экзопланет является сложной задачей, поскольку звезды намного ярче планет. Планета HIP 65426 b более чем в 10 000 раз менее светлая, чем ее звезда-хозяин в ближнем инфракрасном диапазоне, и в несколько тысяч раз меньше в среднем инфракрасном диапазоне.

Именно здесь в игру вступают пять коронографических масок, установленных на NIRCam Джеймса Уэбба. Это три круглые и две штриховые маски, которые подавляют свет звезды в различных условиях контраста и разделения звезды и ее спутников. Другими словами, они работают, блокируя свет от более яркого объекта (звезды), что позволяет увидеть более слабый объект рядом (планету) - точно так же, как при затмении.

Кроме того, поскольку HIP 65426 b находится примерно в 100 раз дальше от звезды-хозяина, чем Земля от Солнца, космический телескоп Джеймса Уэбба может легко отличить планету от звезды на изображении.

Саша Хинкли, доцент кафедры физики и астрономии Эксетерского университета в Великобритании, руководивший наблюдениями, говорит в своем заявлении: "Было действительно впечатляюще видеть, насколько хорошо коронографы Уэбба смогли подавить свет от звезды-хозяина. Это преобразующий момент не только для Уэбба, но и для астрономии в целом".

Nasa планирует запустить в 2026 году космический телескоп имени Нэнси Грейс Роман, оснащенный еще более совершенным коронографом. Эта космическая обсерватория размером с "Хаббл", но с панорамным полем зрения, в 200 раз превышающим инфракрасный обзор "Хаббла". Он предназначен для раскрытия секретов темной энергии и темной материи, а также для поиска и получения изображений экзопланет, основываясь на научных открытиях и технологических достижениях космических телескопов "Хаббл" и "Джеймс Уэбб".

Экзопланета, уже известная как цель Джеймса Уэбба

Экзопланета HIP 65426 b была идеальной целью для "Джеймса Уэбба", поскольку она известна с 2017 года. Астрономы обнаружили планету с помощью прибора SPHERE на Очень большом телескопе Европейской южной обсерватории в Чили и получили ее изображение с помощью коротких длин волн инфракрасного света. Обзор Уэбба в более длинных инфракрасных волнах позволяет выявить новые детали, которые наземные телескопы не смогли бы обнаружить из-за присущего земной атмосфере инфракрасного свечения.

Например, масса HIP 65426 b, изображенного на снимке Уэбба, примерно в 6-12 раз больше массы Юпитера, и эти наблюдения могут помочь еще больше уменьшить эту массу. Она довольно молода, ей около 15-20 миллионов лет, по сравнению с Землей, возраст которой составляет 4,5 миллиарда лет. Это газовая гигантская экзопланета, что означает, что у нее нет каменистой поверхности и она не может быть пригодна для жизни. Она обращается вокруг звезды типа А за 630,7 лет.

Хотя это не первое прямое изображение экзопланеты, полученное из космоса — космический телескоп Хаббл уже делал прямые снимки экзопланет, - HIP 65426 b указывает путь вперед для исследования экзопланет с помощью Уэбба, "легко" фиксируя миры за пределами нашей Солнечной системы.

Аэринн Картер, постдокторский исследователь из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, которая руководила анализом изображений, заключает: "Я думаю, что самое захватывающее — это то, что мы только начали. Впереди еще много изображений экзопланет, которые сформируют наше глобальное понимание их физики, химии и формирования. Возможно, мы даже откроем ранее неизвестные планеты".