Астрономы обнаружили экзо-Юпитер — похоже, на нем есть облака
Астрономы обнаружили на далеком газовом гиганте Epsilon Indi Ab плотные водяные ледяные облака — и это наглядно показывает пределы большинства современных моделей атмосфер экзопланет. Работа, опубликованная в Astrophysical Journal Letters, важна не только самим открытием, но и методом наблюдений. Он считается практическим шагом к следующему уровню исследований: в перспективе ученые смогут не просто находить новые планеты, а подробно «разбирать» их атмосферы, а затем — приблизиться к поиску землеподобных миров.
Конечная цель экзопланетной науки — научиться распознавать признаки жизни на планетах у других звезд. Первый этап был сосредоточен на массовом обнаружении экзопланет непрямыми методами. С началом работы телескопа «Джеймс Уэбб» в 2022 году стартовал второй этап: ученые получили доступ к качественным данным об атмосферах планет.
До прямого поиска жизни это все еще далеко — для этого потребуются телескопы следующего поколения. Но новая работа — попытка освоить элементы будущих подходов уже сейчас, пусть и на планете, совсем не похожей на Землю.
Почему выбрали эту планету
Epsilon Indi Ab — газовый гигант с массой 7,6 массы Юпитера, но примерно такого же диаметра. Он обращается на расстоянии в четыре раза дальше, чем Юпитер от Солнца, а его родительская звезда чуть холоднее и легче нашего Солнца. Температура на верхних слоях планеты — всего около 200–300 К (от −70 до +20°C). Это чуть теплее Юпитера из-за «остаточного тепла» после формирования.
Почти все газовые гиганты, чьи атмосферы уже изучали с помощью телескопа, намного горячее, потому что их наблюдают методом транзита (когда планета проходит по диску звезды) — а такие планеты обычно находятся на близких орбитах. В новой работе использовали другой подход — прямое изображение.
Что показали наблюдения
Ученые применили коронограф инструмента MIRI, чтобы «закрыть» свет звезды, иначе она бы затмила слабое излучение планеты. Затем они снимали планету через узкополосный фильтр 11,3 мкм — чуть в стороне от области 10,6 мкм, где «отзываются» молекулы аммиака.
Сравнение с предыдущими данными позволило оценить содержание аммиака в атмосфере. Оказалось, его меньше, чем ожидалось. Лучшее объяснение — наличие плотных, но неоднородных водяных ледяных облаков, похожих на высокие перистые облака Земли.
При интерпретации наблюдений данные сопоставляют с численными моделями атмосфер. Но многие опубликованные модели облака попросту не учитывают — их присутствие резко усложняет расчеты. Теперь теоретикам придется наверстывать.
Как отмечают авторы, это «хорошая» научная трудность: еще недавно такие детали казались недоступными, а теперь «Джеймс Уэбб» позволяет изучать структуру атмосфер вплоть до облачности. Модели начинают догонять наблюдения, а исследователи получают возможность тоньше характеризовать холодные далекие миры.
Водяные ледяные облака должны хорошо проявляться в отраженном свете. Подходящий инструмент ожидается совсем скоро — космический телескоп Nancy Grace Roman (запуск в 2026-2027 годах). С его помощью астрономы планируют изучить другие холодные аналоги Юпитера. И хотя эти миры далеки от землеподобных, отработка методик на «экзо-Юпитерах» закладывает основу для будущих миссий, которые однажды смогут искать в атмосферах планет возможные признаки жизни.
