Космический телескоп раскрыл тайны планеты-сироты SIMP 0136, расположенной всего в 20 световых годах от Земли. Анализ показал, что загадочные изменения яркости «супер-Юпитера» вызваны сложным взаимодействием облачных слоев, температурных колебаний и изменений в химическом составе углерода.
Международная группа исследователей использовала телескоп «Джеймс Уэбб» для изучения свободно плавающего объекта SIMP 0136, масса которого примерно в 13 раз превышает массу Юпитера. Результаты наблюдений, опубликованные в The Astrophysical Journal Letters, раскрывают трехмерную сложность атмосферы «супер-Юпитера», который не связан ни с одной звездой.
SIMP 0136 движется сквозь Млечный Путь всего в 20 световых годах от Земли. Эта планета стремительно вращается вокруг своей оси, совершая полный оборот всего за 2,4 часа. Ранее ее изучали с помощью наземных обсерваторий и космических телескопов «Хаббл» и «Спитцер», но только «Джеймс Уэбб» собрал детальные данные, что происходит в атмосфере SIMP 0136.
Мы уже знали, что его яркость меняется, и были уверены, что существуют неоднородные слои облаков, которые то появляются, то исчезают из поля зрения и со временем развиваются. Мы также думали, что могут быть температурные колебания, химические реакции и, возможно, некоторые эффекты полярной активности, влияющие на яркость, но мы не были в этом уверены.
Эллисон Маккарти, докторант Бостонского университета и соавтор исследования
С помощью «Уэбба» ученые собрали тысячи спектров в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне. Анализ данных показал, что изменения яркости SIMP 0136 вызваны несколькими факторами.
Трехслойная атмосфера блуждающей планеты. Изображение: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)
Одни длины волн связаны с неоднородными облаками в глубине атмосферы, которые состоят из частиц железа. Другие исходят из более высоких слоев, предположительно состоящих из крошечных зерен силикатных минералов. Третья группа длин волн возникает на большой высоте, значительно выше облаков, и, вероятно, связана с температурными колебаниями. Яркие «горячие точки» могут быть связаны с полярными сияниями, которые ранее были обнаружены на радиоволнах, или с подъемом горячего газа из более глубоких слоев атмосферы.
Некоторые изменения яркости невозможно объяснить ни облаками, ни температурой — исследователи полагают, что они связаны с изменениями в химическом составе углерода в атмосфере. В атмосфере могут присутствовать области, заполненные оксидом и диоксидом углерода, которые вращаются в поле зрения и исчезают из него. Кроме того, химические реакции могут менять состав атмосферы со временем.
Подробная характеристика атмосфер таких объектов, как SIMP 0136, является важной подготовкой к прямой съемке экзопланет с помощью космического телескопа НАСА Nancy Grace Roman, запуск которого запланирован на 2027 год. Данные подобных наблюдений помогут ученым лучше понимать не только экзопланеты, но и газовые гиганты Солнечной системе.
