Телескоп «Джеймс Уэбб» впервые обнаружил метан в атмосфере экзопланеты

«Уэбб» наблюдал за экзопланетой WASP-80 b, пока та проходила перед своей звездой и скрывалась за ней. Собранные спектры ясно указали: атмосфера там содержит метан и водяной пар. С водой мы уже встречались на десятке других миров, а вот метан – молекула, в изобилии плавающая в атмосферах наших газовых гигантов, – до сих пор ускользал от спектроскопов. До этого дня.

Сама планета – настоящая печка, с температурой за 500 °C. Астрономы называют такие миры «тёплыми юпитерами». Они похожи на нашего гиганта по размеру и массе, но вклиниваются по температуре между раскалёнными «горячими юпитерами» (от 1000 °C) и ледяными, как наш собственный (-150 °C). Интересный промежуточный вариант, не правда ли?

Как учёные разгадывают химический состав атмосфер за сотни световых лет?

WASP-80 b вращается вокруг красного карлика всего за три земных дня. До неё – 163 световых года в созвездии Орла. Это так далеко и так близко к своей звезде, что увидеть её в телескоп напрямую невозможно даже «Уэббу». Как же тогда её изучают? С помощью хитрой комбинации двух методов: транзита и затмения.

Метод транзита – это когда планета проходит по диску своей звезды, и её свет для нас чуть меркнет. Представьте, как кто-то проходит перед лампой. В этот момент тонкий край атмосферы планеты подсвечивается звёздным светом. Разные молекулы в этой атмосфере поглощают свет на определённых длинах волн. Изучая, на каких именно длинах волн затемнение сильнее, учёные понимают, из чего состоит этот газовый кокон.

А потом наступает фаза затмения – планета скрывается за звездой. И мы регистрируем ещё один, совсем небольшой провал в общем свете. Почему? Потому что разогретая дневная сторона самой планеты тоже излучает тепло в инфракрасном диапазоне. Когда её закрывает звезда, этого теплового излучения не становится. Сравнивая спектры до и после затмения, можно понять, какие молекулы поглощают излучение уже самой планеты.

Водяной пар и метан: что дальше?

Астрономы затаили дыхание. Теперь, когда «Уэбб» показал класс, можно надеяться на обнаружение и других углеродных соединений в атмосферах экзопланет. Не только метана (CH4), но и углекислого газа (CO2). Это как собрать пазл, где каждый новый элемент приближает нас к пониманию химического разнообразия Вселенной.

Жизни на раскалённом «тёплом юпитере» WASP-80 b, конечно, нет и быть не может. Но сама возможность так детально анализировать состав атмосфер – это ключ к будущему. Чувствительность телескопов растёт. И однажды мы направим их не на газовые гиганты у красных карликов, а на каменистые планеты в уютной «зоне обитания» их звёзд. Вот тогда-то и начнётся самая интересная охота.