Главная | О сайте | Задачи | Проекты | Результаты | Диверсификация | Новости | Вопросы | История | Информация | Ссылки
Секция Совета РАН по космосу
Владислава Ананьева
С запуском космического инфракрасного телескопа им. Джеймса Вебба (JWST) изучение экзопланет вышло на новый уровень. Измеряя зависимость глубины транзита и вторичного минимума от длины волны излучения, можно определить состав атмосферы транзитной экзопланеты и температуру ее дневного полушария. Исключительная точность научных инструментов на борту JWST позволяет делать это не только для горячих юпитеров, но и для планет гораздо меньших размеров – мини-нептунов и суперземель.
За последние годы JWST пронаблюдал несколько суперземель у красных карликов (например, TRAPPIST-1 b, LHS 475 b, Gliese 486 b). Как оказалось, все они имеют очень темную поверхность и лишены плотной атмосферы (а скорее всего, лишены атмосферы вовсе). Этот факт вызвал к жизни гипотезу «космической береговой линии» (Cosmic Shoreline): бурная активность красных карликов и их жесткое излучение на протяжении миллиардов лет приводят к эффективной эрозии атмосфер близких планет, так что планеты с короткими орбитальными периодами у красных карликов должны напоминать не столько Венеру, сколько Меркурий и Луну.
5 декабря 2024 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная наблюдениям на JWST планеты TOI-1685 b, вращающейся вокруг красного карлика TOI-1685 с орбитальным периодом всего 16 часов. Планета была обнаружена TESS и подтверждена методом лучевых скоростей в 2021 году. Первооткрыватели оценили ее массу и радиус в 3.8 ± 0.6 масс Земли и 1.70 ± 0.07 радиусов Земли, что соответствовало средней плотности 4.21 +0.95/-0.83 г/куб.см. На диаграмме «Масса – Радиус» планета лежала выше линии силикатных планет. Первооткрыватели предположили, что TOI-1685 b является горячей океанидой, а ее атмосфера состоит из водяного пара. Эффективная температура планеты в предположении нулевого альбедо и эффективного теплопереноса на ночную сторону составила 1069 ± 16 К.
14-15 февраля 2024 года систему TOI-1685 наблюдал инструмент NIRSpec на борту JWST. Наблюдения длились почти 19 часов и охватили больше одного витка. В результате авторы получили и трансмиссионный, и эмиссионный спектры планеты, что позволило измерить температуру дневного полушария.
Трансмиссионный спектр получился плоским, лишенным деталей. Это исключило водородно-гелиевую атмосферу, которую, впрочем, никто и не ждал. Однако атмосфера из тяжелых газов (метана, водяного пара, углекислого газа) оставалась возможной.
Гораздо информативнее оказалось измерение глубины вторичного минимума. Его измерили в двух каналах: NRS1 (в лучах с длиной волны 2.844-3.715 мкм) и NRS2 (в лучах с длиной волны 3.823-5.172 мкм). Измеренная температура дневного полушария составила 1520 ± 140 К в канале NRS1 и 1360 ± 100 К в канале NRS2. Оценки температуры ночного полушария следующие: 1100 +210/-1100 К в канале NRS1 и 550 +300/-550 К в канале NRS2, обе совместимы с нулем. Температура дневного полушария совершенно черной планеты без какого-либо теплопереноса была бы равна 1390 К. Таким образом, даже температура, измеренная в канале NRS2, достигает 0.98 ± 0.07 температуры черной планеты без атмосферы.
Сравнив полученные данные с атмосферными моделями, авторы исключили плотную атмосферу любого состава. Допустима разреженная атмосфера из углекислого или сернистого газов с давлением 10 и 100 микробар, соответственно, или атмосфера из водяного пара с давлением 1 бар (но не с давлением 10 бар). Однако лучше всего данные описывает модель безатмосферного небесного тела с поверхностью, покрытой базальтами.
Однако как тогда объяснить низкую среднюю плотность TOI-1685 b? Наблюдения на JWST показали, что радиус планеты меньше, чем считалось ранее, и составляет 1.39 ± 0.04 радиусов Земли (NRS1) или 1.37 ± 0.04 радиусов Земли (NRS2). Соответственно, ее средняя плотность увеличилась, и теперь совместима с железокаменным составом. Таким образом, никакого противоречия нет – TOI-1685 b является не горячей океанидой, а железокаменной суперземлей без существенной атмосферы.
Источник: https://arxiv.org/pdf/2412.03411
(от астро. и от греч. logos - учение) Астрология – учение, в основу которого положено представление о влиянии на судьбу отдельных людей, народов и всего человечества расположения Солнца, Луны... [далее]
Сайт разработан и поддерживается лабораторией 801 Института космических исследований Российской академии наук.
Подбор материалов - Н.Санько
Полное или частичное использование размещённых на сайте материалов
возможно только с обязательной ссылкой на сайт Секция Солнечная система Совета РАН по космосу.