Экзопланеты

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил избыток инфракрасного излучения от близкого к Солнцу грязного белого карлика WD 0310–688. Оно может быть связано с обломочным диском или экзогигантом, причем в последнем случае это может быть ближайший кандидат в экзопланету вокруг белого карлика.

Белые карлики представляют собой конечную стадию эволюции звезд малой или средней массы (к ним относится и Солнце). Однако до конца неясно, какой может быть судьба планет вокруг эволюционирующих в белых карликов звезд, в частности, как изменяются их орбиты, будут ли они поглощены или разрушены звездой на стадии красного гиганта и могут ли возникнуть планеты вокруг белого карлика. К настоящему моменту обнаружен ряд загрязненных планетным веществом белых карликов, а также экзогиганты и планетное ядро на орбитах вокруг белых карликов.

Группа астрономов во главе с Мэри Энн Лимбах (Mary Anne Limbach) из Мичиганского университета опубликовала результаты инфракрасных наблюдений за белым карликом WD 0310–688, сделанных при помощи прибора MIRI «Джеймса Уэбба» 19 сентября 2023 года в рамках программы MEOW (MIRI Exoplanets Orbiting White dwarfs) по поиску экзопланет у 20 близких к Солнцу белых карликов.

WD 0310–688 находится в 33,9 светового года от Солнца. Это одиночный белый карлик с массой 0,659 массы Солнца и возрастом 194 миллиона лет (с момента начала остывания после рождения). Ранее он считался обычным белым карликом с водородной атмосферой, однако в его спектрах были замечены линии поглощения кислорода, кремния, магния и железа, что указывает на аккрецию богатого металлами материала на белый карлик.

Данные MIRI демонстрируют избыточное излучение в среднем инфракрасном диапазоне от системы, который может объясняться крупной экзопланетой или холодным (около 248 кельвинов) диском из обломочного материала. Модели диска включают в себя как оптически тонкий (или раздутый) диск с длиной большой полуоси 0,11 астрономической единицы, так и оптически толстый, но геометрически очень тонкий диск в виде кольца, наклоненного почти ребром к наблюдателю. Такая модель может объяснить наличие аккреции на карлик. Однако параметры диска кажутся достаточно необычными, а в случае оптически тонкого диска пыль окажется вне предела Роша, что выглядит противоречиво в контексте наблюдаемых загрязненных белых карликов.

Модель планеты, которая кажется ученым предпочтительнее, представляет собой гиганта с радиусом, подобным радиусу Юпитера, при массе в три массы Юпитера, который находится на расстоянии от 0,1 до 2 астрономических единиц от карлика. В этом случае возникают трудности с подбором подходящей эволюционной модели для объяснения существования экзопланеты: возможно, здесь имела место миграция с высоким эксцентриситетом и в системе были еще тела планетарного масштаба, которые затем были выброшены прочь.

Некоторые теории предполагают, что Земля может пережить превращение Солнца в красного гиганта. В пользу этого говорит недавнее открытие кандидата в экзопланету земной группы у белого карлика.

С помощью космического телескопа Джеймс Уэбб астрономы из Университета Аризоны и международная группа исследователей изучили атмосферу горячей экзопланеты, которая по размеру похожа на Юпитер, но в десять раз легче его.

Оказалось, что атмосфера планеты несимметрична: между её краями существует значительная разница.

Мэтью Мерфи, аспирант обсерватории Стьюарда в Университете Южной Африки, обнаружил асимметрию при прохождении экзопланеты перед своей звездой.

Экзопланета WASP-107b всегда обращена одним и тем же полушарием к своей звезде. Одно её полушарие всегда повёрнуто к звезде, а другое — от неё. В результате у экзопланеты есть постоянная дневная и ночная сторона.

Команда Мерфи использовала метод трансмиссионной спектроскопии с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба. Это основной инструмент, который позволяет астрономам узнать состав атмосфер других планет.

Телескоп снял планету во время её транзита по диску звезды. Благодаря новым методам и точности телескопа «Джеймс Уэбб» исследователи смогли разделить сигналы восточной и западной сторон атмосферы экзопланеты и изучить происходящие в ней процессы.

Снимки экзопланеты WASP-107b рассказывают нам о её атмосфере: составе, структуре и изменениях под воздействием солнечного света.

WASP-107b уникальна: у неё низкая плотность и гравитация, поэтому её атмосфера более раздутая, чем у других экзопланет такой же массы. В Солнечной системе нет ничего подобного.

Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) назвали способ обнаружить разумную жизнь на другой планете. Они заявили, что о наличии развитой цивилизации могут свидетельствовать парниковые газы.

На Земле парниковые газы усугубляют глобальное потепление. Но на другой планете они могли бы помочь прекратить ледниковый период или преобразовать непригодный для жизни мир.

Парниковые газы не встречаются в природе в значительных концентрациях. Их производят искусственно. Следовательно, их обнаружение на другой планете было бы признаком наличия разумных форм жизни.

Ученые признали обратить особое внимание на такие газы, как фторированные разновидности метана, этана и пропана, а также газы с содержанием азота и серы. Так, гексафторид серы обладает в 23 500 раз более сильной согревающей способностью, чем углекислый газ. Относительно небольшое количество этого вещества может «растопить» ледяную планету и создать условия для жидкой воды на поверхности.

Также важно, что парниковые газы исключительно долговечны и могут сохраняться в атмосфере до 50 тысяч лет. Все это время они могли бы поддерживать благоприятный климат.

Фторированные газы химически инертны, они не разрушают озоновый слой в отличие от хладагентов (ХФУ). Также они поглощают инфракрасное излучение, благодаря чему их можно обнаружить с помощью телескопов.

Для этого астрофизики объединили 17 лет наблюдений за Бета Живописца b в 10 секунд. Видно, как планета совершает 75% оборота вокруг своей звезды.

Бета Живописца b — одна из первых экзопланет, обнаруженных напрямую. Газовый гигант в 12 раз массивнее Юпитера — самой большой планеты Солнечной системы. Он вращается вокруг молодого светила в 9 раз ярче Солнца, но при этом находится от него в 10 раз дальше, чем Земля от Солнца.

Правда, эфир этого фильма прилично задержался. Свет от этой далекой системы летел до нас 63 года.

Американские астрономы из Чикагского университета выяснили, что в космосе может быть больше экзопланет с атмосферой, чем считалось раньше. Однако их воздушные оболочки бывает трудно обнаружить с помощью астрономических наблюдений. Исследование опубликовано на портале нерецензированных научных материалов arXiv.

Большинство открытых экзопланет вращаются вокруг красных карликов — самого распространенного (75%) типа звезд в нашей галактике Млечный Путь. Это означает, что большинство пригодных для жизни миров будут вращаться вокруг этих светил.

Поскольку красные карлики — относительно холодные звезды, обитаемые планеты должны находиться на близких к ним орбитах. Это значит, что вращение таких планет будет заблокировано приливными силами, из-за чего там не будет смены времени суток.

Когда планета приливно захвачена, одна ее сторона всегда обращена к своей звезде, а другая сторона вечно находится во тьме.

Несмотря на это, подобные миры могут быть пригодны для жизни за счет плотной атмосферы. В таких условиях тепло будет перемещаться между дневной и ночной сторонами, выравнивая среднюю температуру.

В новом исследовании ученые выяснили, что в темном полушарии планет в приливном захвате скапливаются облака из-за разницы температур. Их верхний слой будет довольно холодным по сравнению с малооблачным светлым полушарием.

Оказалось, что разница в температурах между дневной и ночной сторонами таких планет примерно соответствует температурному перепаду на мирах без атмосферы.

Астрономы отметили, что такая простая закономерность может обмануть специалистов, использующих космический телескоп «Джеймс Уэбб» и другие современные инструменты наблюдения за космосом.

Новая работа по поиску коричневых карликов и планет-гигантов в областях активного звездообразования выявила их гораздо большее присутствие в таких зонах, чем предсказывала теория. Инфракрасные приборы «Уэбба» буквально рассеяли пыль и газ туманностей, позволив заглянуть в их глубины как никогда раньше. Собранные данные помогут изучить границу между самыми тяжёлыми планетами и самыми лёгкими звёздами, без чего картина жизни звёзд остаётся неполной.

Тип звёзд и их эволюция в основном зависят от массы, набранной в процессе формирования. Дальше в процесс вступают обычные химия и физика, которые предопределяют, к какому классу относится новорождённая звезда и каков будет её жизненный путь. Для звёзд с большой массой всё относительно просто — яркие объекты легко наблюдать и регистрировать. В нижнем диапазоне — где планеты-гиганты пересекают границу с коричневыми карликами и наоборот — всё гораздо сложнее. Это тусклые объекты, поиск которых сам по себе является непростой задачей.

Группа учёных под руководством Адама Лангевельда (Adam B. Langeveld) из Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University) решила восполнить пробел в наших знаниях о маломассивных объектах в зонах активного звездообразования. Исследование было сосредоточено на так называемом молекулярном облаке Персея в одноимённом созвездии, в частности на туманности NGC 1333, находящейся на расстоянии 960 световых лет от Солнечной системы. Ранее эта область уже изучалась камерой NIRCam телескопа «Уэбб». В ходе новой работы по туманности тщательно исследовали спектрометром телескопа — прибором NIRISS.

Телескоп наблюдал 585 объектов, из которых коричневым карликам соответствовали только 114. Из этого числа 19 объектов были уже известными коричневыми карликами, но 6 кандидатов были обнаружены впервые. Подчеркнём, что речь идёт об одиночных объектах малой массы — это либо самые лёгкие звёзды, либо одиноко летящие по Вселенной планеты-изгои. Масса всех 6 кандидатов оказалась в диапазоне от 5 до 10 масс Юпитера, что недостаточно для того, чтобы планета-гигант вела себя как коричневый карлик. Это всё ещё планеты, и остаётся не до конца понятен механизм, который выбрасывает такие объекты за пределы их родных звёздных систем.

Проделанная работа пытается ввести ограничения как на количество таких объектов в туманностях, так и на их массы, чтобы определить, являются ли они планетами или уже коричневыми карликами (звёздами). Оказалось, что блуждающих планет-гигантов в молекулярном облаке Персея оказалось намного больше, чем предполагала теория. Их доля составляет примерно 10 % от всего звёздного населения туманности, и это открытие определённо заслуживает внимания.