Инфракрасные камеры космического телескопа «Джеймс Уэбб» сделали незаменимый вклад в исследование атмосферы экзопланет, находящихся в орбите вокруг тусклых звезд M-типа. Следующим этапом станет изучение планетарных систем желтых карликов, схожих с нашим Солнцем.
Поиск пригодных для жизни каменистых планет в нашей галактике уже на протяжении многих лет представляет собой своего рода Святой Грааль для исследователей. Несмотря на успешное открытие более 5900 экзопланет в свыше 4400 планетных систем, лишь небольшое количество из них (217) было подтверждено как планеты земного типа, состоящие из твердых соединений кремния.
Кроме того, получение точной информации об атмосфере каменистых экзопланет представляет собой сложную задачу, так как потенциально обитаемые планеты намного меньше газовых гигантов и, как правило, находятся ближе к своим родительским звездам. Примеры можно найти в нашей Солнечной системе: первые четыре планеты, известные как Земная группа, являются каменистыми, тогда как следующие четыре — газовыми, причем радиус самой маленькой газовой планеты Нептуна в 3,87 раза превышает радиус самой крупной каменистой планеты Земли.
С помощью новых технологий, таких как космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST), исследования экзопланет переходят от стадии открытия к определению их характеристик. Однако вокруг каменистых планет пока не удавалось точно установить наличие атмосферы, и данные о атмосферах, собранные аппаратом, остаются обвеяными неопределенностью.
Основные выводы, основанные на проведенных наблюдениях, были представлены в недавнем исследовании ученых из Института астрономии Макса Планка и Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Статья «Первый взгляд на каменистые экзопланеты глазами JWST» была недавно опубликована на сервере препринтов arXiv и находится на рассмотрении для публикации в Трудах Национальной академии наук.
Команда космической обсерватории «Джеймс Уэбб» достигла значительных успехов благодаря современным чувствительным инфракрасным оптическим системам с высоким разрешением, сочетающимся с коронографами и спектрометрами. Это самые точные спектры пропускания для планет земного типа на сегодняшний день и для обнаружения инфракрасного теплового излучения, исходящего как минимум от полудюжины каменистых планет. JWST способен фиксировать тепловое излучение объектов с температурой поверхности всего в 100 градусов Цельсия, в то время как предыдущие средства наблюдения имели нижний предел чувствительности в +800°С.
Благодаря наблюдениям с помощью «Джеймса Уэбба» стало возможным предсказать атмосферные характеристики каменистых планет. Это особенно актуально для тех небесных тел, что вращаются вокруг красных карликов M-типа, на долю которых приходится 80% звезд нашей галактики.
Атмосфера может формироваться под воздействием множества физических факторов, включая летучие вещества, которые доставляются кометами и астероидами, утрату части атмосферы, инверсию внутренних слоев атмосферы и биологические процессы, происходящие на поверхности планет. Процесс рассеивания атмосферных газов в космосе играет важную роль в оценке потенциальной обитаемости планет.