«Джеймс Уэбб» не смог изучить атмосферу сверхлегких экзопланет из-за аномально плотной дымки

Планеты в системе Kepler-51 — сверхлегкие. Это объекты с крайне низкой средней плотностью: при размерах, сопоставимых с газовыми гигантами, они содержат значительно меньше вещества. Например, радиус Kepler-51d почти в 10 раз больше земного, но масса — всего в несколько раз больше Земли.

Сверхлегкие планеты сильно отличаются от газовых гигантов в Солнечной системе. У Юпитера и Сатурна, по современным моделям, должно быть плотное ядро или, по крайней мере, более плотная центральная область, вокруг которой накапливался газ. У планет Kepler-51 ядра, судя по всему, очень маленькие, а атмосферы — огромные и разреженные. Как именно они смогли сформироваться, пока не ясно.

Чтобы разобраться, ученые попытались изучить состав их атмосфер. Обычно это делают так: во время прохождения планеты перед звездой часть света проходит через ее атмосферу, и по этому свету можно определить, какие газы там есть.

Но в случае Kepler-51d этот метод не сработал. Ни телескоп «Хаббл», ни более чувствительный «Джеймс Уэбб» не смогли найти характерных следов химических элементов. Это означает, что атмосфера планеты закрыта очень плотной дымкой, которая рассеивает свет и скрывает все детали.

По оценкам ученых, эта дымка может состоять из сложных углеводородов, похожих на те, что образуют плотную атмосферу Титана, спутника Сатурна, но в гораздо большем объеме. Ее слой настолько толстый, что фактически маскирует всю атмосферу планеты. Такие планеты встречаются редко, и пока неясно, как они вообще формируются. В системе Kepler-51 их минимум три.

Сама система довольно молодая — ей около полумиллиарда лет. В этом возрасте звезда активнее, и ее излучение постепенно сдувает внешние слои атмосфер. Возможно, со временем эти планеты потеряют часть газа и станут более компактными.

В этом материале рассказываем, какие бывают экзопланеты и как их изучают.

Иллюстрация NASA/ESA/L. Hustak, J. Olmsted, D. Player and F. Summers (STScI)