Среда, 21 февраля, 2024
ДомойКосмосЗвездное расследование Уэбба: раскрытие секретов «горячего Сатурна» и его пятнистой звезды

Звездное расследование Уэбба: раскрытие секретов «горячего Сатурна» и его пятнистой звезды

- Advertisement -

Астрономы проанализировали HAT-P-18 b с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба и обнаружили в его атмосфере водяной пар и CO2. Они подчеркнули проблемы различения атмосферных и звездных сигналов, предполагая, что звездные пятна существенно влияют на интерпретацию данных. (Концепция художника.) Фото: SciTechDaily.com

Астрономы использовали JWST для изучения атмосферы экзопланета HAT-P-18 b обнаруживает водяной пар и CO2, подчеркивая при этом влияние характеристик родительской звезды на анализ данных.

Группа астрономов, возглавляемая исследователями из Института Тротье по исследованию экзопланет (iREx) Университета Монреаля, использовала возможности революционного космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) для изучения «горячих планет». Сатурнэкзопланета HAT-P-18 b.

Их выводы, опубликованные в прошлом месяце в журнале Ежемесячные уведомления Королевского астрономического обществанарисуйте полную картину атмосферы HAT-P-18 b, одновременно исследуя сложную задачу: отличить ее атмосферные сигналы от активности ее звезды.

HAT-P-18 b расположена на расстоянии более 500 световых лет от Земли и имеет массу, аналогичную массе Сатурна, но по размеру ближе к массе более крупной планеты. Юпитер. В результате экзопланета имеет «раздутую» атмосферу, которая особенно идеальна для анализа.

Художественное изображение экзопланеты «горячего Сатурна» HAT-P-18 b. Фото: НАСА/Взгляд на экзопланеты.

Проходя над пятнистой звездой

Наблюдения с JWST были сделаны, когда HAT-P-18 b проходил перед звездой, похожей на Солнце. Этот момент называется транзитом и имеет решающее значение для обнаружения и дальнейшей характеристики экзопланеты на расстоянии сотен световых лет с удивительной точностью.

Астрономы не наблюдают свет, излучаемый непосредственно далекой планетой. Скорее, они изучают, как свет центральной звезды блокируется и на него влияет планета, вращающаяся вокруг нее, и поэтому должны попытаться отделить сигналы, вызванные присутствием планеты, от сигналов, вызванных собственными свойствами звезды.

Кривая блеска показывает светимость или яркость звезды с течением времени. Когда экзопланета проходит над звездой (так называемый транзит), часть света звезды блокируется экзопланетой. В результате светимость звезды уменьшается. Когда звездное пятно затмевается на поверхности звезды или когда экзопланета проходит над темным пятном, астрономы могут видеть сигнал на кривой блеска в виде небольшого выступа в нижней части кривой блеска транзита. Полную анимацию этой инфографики смотрите ниже. Фото: Б. Гужон/Университет Монреаля.

Как и наше Солнце, звезды не имеют однородной поверхности. У них могут быть темные звездные пятна и яркие области, которые могут создавать сигналы, имитирующие атмосферные атрибуты планеты. Недавнее исследование экзопланеты TRAPPIST-1 b и ее звезды TRAPPIST-1 под руководством аспиранта UdeM Оливии Лим стало свидетелем извержения или вспышки на поверхности звезды, что повлияло на наблюдения.

В случае с планетой HAT-P-18 b Уэбб поймал экзопланету прямо в тот момент, когда она проходила над темным пятном на своей звезде HAT-P-18. Это называется событием точечного перехода, и его эффект был очевиден в данных, собранных для нового исследования. Команда iREx также сообщила о наличии множества других звездных пятен на поверхности HAT-P-18, которые не были заблокированы экзопланетой.

Чтобы точно определить состав атмосферы экзопланеты, исследователям пришлось одновременно смоделировать атмосферу планеты, а также особенности ее звезды. В своем исследовании они отмечают, что такое рассмотрение будет иметь решающее значение для будущих наблюдений экзопланет с помощью Уэбба, чтобы полностью использовать их потенциал.

«Мы обнаружили, что учет звездного загрязнения подразумевает существование пятен и облаков вместо дымки и восстанавливает содержание водяного пара почти на порядок ниже», — сказала ведущий автор Мэрилу Фурнье-Тондро.

«Поэтому учет главной звезды системы имеет большое значение», — добавил Фурнье-Тондро, который работал в магистратуре iREx и сейчас работает над докторской диссертацией. в Оксфордский университет.

«На самом деле, это первый раз, когда мы четко отличаем дымку от звездных пятен благодаря канадскому прибору NIRISS (ближне-инфракрасный сканер и безщелевой спектрограф), который обеспечивает более широкий диапазон длин волн, простирающийся в область видимого света».

H2O, CO2 и облака в палящей атмосфере

После моделирования экзопланеты и звезды в системе HAT-P-18 астрономы iREx выполнили тщательное исследование состава атмосферы HAT-P-18 b. Изучая свет, который фильтруется через атмосферу экзопланеты, когда она проходит мимо своей звезды, исследователи обнаружили присутствие водяного пара (H2O) и углекислого газа (CO2).

Исследователи также обнаружили возможное присутствие натрия и наблюдали явные признаки облачного покрова в атмосфере HAT-P-18 b, который, по-видимому, приглушает сигналы многих молекул, обнаруженных в нем. Они также пришли к выводу, что поверхность звезды покрыта множеством темных пятен, которые могут существенно повлиять на интерпретацию данных.

Более ранний анализ тех же данных JWST, проведенный командой из Университета Джона Хопкинса, также выявил четкое обнаружение воды и CO2, но также сообщил об обнаружении мелких частиц на больших высотах, называемых дымкой, и обнаружил намеки на метан (CH4). Астрономы iREx рисуют иную картину.

Обнаружение CH4 не подтвердилось, а определенное содержание воды было в 10 раз ниже, чем было обнаружено ранее. Они также обнаружили, что обнаружение дымки в предыдущем исследовании могло быть вызвано звездными пятнами на поверхности звезды, что подчеркивает важность рассмотрения звезды в анализе.

Может ли экзопланета поддерживать жизнь? Скорее всего, не. Хотя такие молекулы, как вода, углекислый газ и метан, можно интерпретировать как биосигнатуры или признаки жизни, в определенных соотношениях или в сочетании с другими молекулами, палящая температура HAT-P-18 b приближается к 600 градусам. Цельсия не сулят ничего хорошего для обитаемости планеты.

Будущие наблюдения с помощью другого инструмента JWST, спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec), обещают помочь уточнить результаты команды, такие как обнаружение CO2, и пролить еще больше света на тонкости этой горячей экзопланеты Сатурна.

Ссылка: «Спектроскопия HAT-P-18 b в ближнем инфракрасном диапазоне с использованием NIRISS: распутывание планетарных и звездных особенностей в эпоху JWST», Мэрилу Фурнье-Тондро, Райан Дж. Макдональд, Майкл Радика, Дэвид Лафреньер, Луис Уэлбенкс, Кэролайн Пиоле Луи-Филипп Куломб, Ромен Аллар, Ким Морель, Этьен Артиго, Лоик Альберт, Оливия Лим, Рене Дойон, Бьёрн Беннеке, Джейсон Ф. Роу, Антуан Дарво-Бернье, Николас Б. Коуэн, Николь К. Льюис, Нил Джеймс Кук, Лаура Флэгг , Фредерик Женест, Стефан Пеллетье, Дуг Джонстон, Лиза Данг, Лиза Калтенеггер, Джейк Тейлор и Джейк Д. Тернер, 9 декабря 2023 г., Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.
DOI: 10.1093/mnras/stad3813

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме