«Уэбб» приоткрыл завесу тайны над субнептунами

Субнептунами называют планеты, радиус которых меньше, чем у Нептуна, но больше, чем у Земли. Масса этих планет сильно варьируется, и некоторые из них могут быть даже более тяжелыми, чем Нептун, несмотря на скромные по меркам газовых гигантов размеры. Впервые этот класс планет открыли с помощью телескопа NASA «Кеплер» около десяти лет назад. Их существование стало сюрпризом, и ученые до сих пор пытаются понять, почему такие планеты настолько распространены в нашей галактике.

Многие субнептуны имеют плотные атмосферы, богатые водородом и гелием, что роднит их с газовыми гигантами. Однако есть и те, у кого атмосфера тоньше. Например, экзопланета GJ 1214 b, расположенная в 40 световых годах от нас, имеет плотную атмосферу с признаками водяного пара и даже метана. До запуска «Уэбба» у астрономов почти не было возможности исследовать субнептуны, поскольку их атмосферы показывали лишь ровный, бесструктурный спектр. Плотные облака и дымка полностью скрывали химический состав атмосферы от наблюдений.

Однако TOI-421 b оказалась особенной: температура этой планеты около 730°С. Это превышает порог в 577°С, при котором, по предположению ученых, уже не формируются облака и дымка. Из-за этого атмосфера TOI-421 b оказалась прозрачной и открытой для изучения. Специалисты нацелились на нее и не ошиблись: спектральные данные показали, что она состоит в основном из легкого водорода, а также содержит водяной пар и следы угарного и сернистого газов.

«Я ждала этого всю свою карьеру, — поделилась руководитель исследования Элиза Кемптон из Университета Мэриленда. — Изучив субнептуны, мы сможем понять, почему такие планеты не существуют в нашей Солнечной системе».

«Мы увидели спектральные признаки газов, которые дали нам возможность определить состав атмосферы», — рассказал Брайан Дэвенпорт из Университета Мэриленда, который проводил основной анализ данных. Для ученых преобладание водорода оказалось неожиданным открытием, так как ранее предполагалось, что атмосферы субнептунов должны состоять из более тяжёлых молекул.

Кроме того, оказалось, что атмосфера TOI-421 b очень похожа по составу на ее звезду. Это позволяет предположить, что планета сформировалась иначе, чем ее более холодные аналоги, которые ранее изучались с помощью «Уэбба».

TOI-421 b находится на расстоянии 244 световых лет от Земли в созвездии Зайца и вращается вокруг звезды, похожей на наше Солнце, но чуть меньше и холоднее. Планета расположена очень близко к звезде, что объясняет ее высокую температуру.

Ученые пока не знают, уникальна ли TOI-421 b, или такие прозрачные атмосферы распространены среди других горячих субнептунов, вращающихся вокруг солнцеподобных звезд. Чтобы это выяснить, команда планирует продолжить исследования подобных планет. Эти открытия помогут лучше понять происхождение и эволюцию самых распространенных экзопланет в галактике.

Результаты исследования опубликовали в журнале The Astrophysical Journal Letters. Субнептуны особенно интересны для ученых из-за их возможной обитаемости. Некоторые из этих планет находятся в обитаемых зонах своих звезд, где могут быть жидкая вода и другие условия для развития жизни. Например, планета TOI-2257 b, расположенная в 188 световых годах от Земли, имеет радиус около 2,2 земного и находится в обитаемой зоне своей звезды.