Астрономія зробила наступний крок у вивченні далеких світів завдяки безпрецедентному захопленню: космічний телескоп Джеймса Вебба вдалося безпосередньо сфотографувати холодну екзопланету, розташовану щойно 12 світлових року Землі. Йдеться про Епсилон Indi Ab, газова гігантська планета, яка завдяки своїм характеристикам дозволяє нам зазирнути в еволюційну історію нашої власної Сонячної системи з точністю, якої ніколи раніше не досягали.
З цієї нагоди дослідники використали передовий коронограф інструменту МІРІ (Середній інфрачервоний діапазон), щоб відокремити світло планети від сліпучої яскравості її головної зірки, Епсилон Інді А. Результатом є найчіткіше та найдетальніше зображення такої прохолодної екзопланети, яке коли-небудь було отримано. Ця віха можлива лише завдяки новаторській технології Вебба.
Відкриття Epsilon Indi Ab Це актуально не лише через близькість до Землі, а й через рідкість: планети цього типу з такими низькими температурами, які можна спостерігати безпосередньо, ледь нараховують кілька десятків у поточному рекорді.
Незвичайний портрет: Epsilon Indi Ab, найбільш вивчена холодна екзопланета
Планета Епсилон Indi Ab роками інтригує наукову спільноту. Про його існування було відомо завдяки непрямим вимірюванням, особливо за допомогою техніки радіальної швидкості, яка виявляє крихітні коливання зірки, спричинені силою тяжіння масивної планети. Однак досі ніхто не міг це спостерігати безпосередньо.
Використовуючи чутливість МІРІ, Джеймс Вебб зафіксував інфрачервоне світло, випромінюване самим Epsilon Indi Ab. Ця стратегія має вирішальне значення для виявлення холодних планет, залишкового тепла яких уже недостатньо для випромінювання у видимому діапазоні, але можна виявити в середньому інфрачервоному діапазоні. На зображенні показано точкове тіло, нерозрізнене на диску, де світло розміром 10,6 мікрона відображається в блакитних тонах, а світло розміром 15,5 мікрона — у помаранчевих тонах. Розташування основної зірки позначено, хоча її світло було усунено коронографом.
Результат цінний подвійно: не тільки підтверджує існування планети та її фундаментальні властивості, але й дозволяє порівняти її атмосферні характеристики з характеристиками газових гігантів нашої Сонячної системи.
З орієнтовною температурою лише 2 градуси за Цельсієм – практично нарівні з рідкою водою на Землі – Епсилон Indi Ab є однією з холодних екзопланет з найбільш прямими та детальними спостереженнями. Це робить його важливим джерелом для вивчення атмосфер, багатих на такі сполуки, як метан, монооксид вуглецю та вуглекислий газ, які можуть бути присутні у великих кількостях і суттєво змінювати профіль поглинання світла, що досягає нас.
Природна лабораторія для розуміння еволюції планетних систем
Зірка Епсилон Інді А, господар цієї екзопланети, є помаранчевим карликом, трохи холоднішим і такого ж віку, як наше Сонце. Те, що така масивна і холодна планета обертається навколо зірки такого типу, дає астрономам можливість Досліджуйте процеси формування планет і еволюцію атмосфери в контекстах, дуже схожих на наші, але далеких від них..
На думку дослідника Керолайн Морлі (Університет Техасу в Остіні), до цього часу присутність Epsilon Indi Ab встановлювалася лише через непрямий аналіз. Вибір її як пріоритетної цілі для телескопа Джеймса Вебба був відповіддю на очікування знайти планету, «більш схожу на Юпітер, ніж будь-яка інша, сфотографована досі».
Головний автор, Елізабет Метьюз (Інститут астрономії Макса Планка, Німеччина) вказує на те, що більшість екзопланет, які спостерігалися безпосередньо на сьогодні, були молодими гарячими тілами. «У міру того, як планети охолоджуються і стискаються протягом свого життя, вони стають набагато менш світними і їх важче вивчати», — пояснює Метьюз. Це один із головних викликів для астрофізика зрілої екзопланети.
Таким чином, Epsilon Indi Ab — це рідкісна можливість дослідити газовий гігант на пізній стадії еволюції, подібний до більших тіл у нашій Сонячній системі.
Найцікавішим для експертів є можливість аналізувати склад атмосфери точно. Епсилон Indi Ab лише приблизно на 100 градусів тепліший за Юпітер і Сатурн, що дозволяє порівняти великомасштабні процеси охолодження, стиснення та очищення атмосфери. Крім того, порівняно з вільно плаваючими коричневими карликами, Epsilon Indi Ab навіть холодніший, що дозволяє нам вивчати, наскільки сучасні моделі відображають спостережувану реальність.
Це дивує навіть самих учених
Хоча присутність Epsilon Indi Ab була передбачена за моделями радіальних швидкостей його зірки, його реальні параметри спантеличили команду. Виявилося, що планета – згідно зі спостереженнями Вебба – має майже вдвічі більшу масу, що очікується, обертається дещо далі від своєї зірки та описує орбіту, відмінну від передбачуваної спочатку. Ця розбіжність між теоретичними прогнозами та прямими вимірюваннями підкреслює складність планетних систем і потребу вивчати більше польових випадків з реальними даними.
Команда також вказує на деякі особливості атмосфери, через які дані важко інтерпретувати. Згідно з початковим аналізом, Epsilon Indi Ab менш яскравий, ніж очікувалося, на менших довжинах хвиль, що могло бути пов’язано з атмосфера, сильно насичена метаном та іншими поглинаючими газами, або щільний хмарний покрив. Така поведінка, незвичайна для планет із подібними характеристиками, відкриває нові напрямки дослідження хімічних і фізичних процесів, які контролюють планетарні атмосфери за екстремальних температурних умов.
На даний момент група має обмежені фотометричні вимірювання, і будуть потрібні подальші спектроскопічні спостереження, щоб точно визначити, які компоненти домінують в атмосфері і як вони впливають на потік випромінювання.
