«Джеймс Вебб» розгледів втрату атмосфери екзопланетою розміром з Юпітер

Космічний телескоп «Джеймс Вебб» зафіксував, як «надлегкий» газовий гігант розміром з Юпітер стрімко втрачає свою атмосферу. Цей газовий гігант залишає за собою величезний шлейф гелію, що простягається на область у п’ять разів більшу за діаметр планети та випереджає її рух орбітою. Таке випаровування атмосфери допоможе краще зрозуміти, за яких умов екзопланети втрачають свої газові оболонки. Дослідження опублікували в Nature Astronomy.

Художнє зображення екзопланети WASP-107b, яка стрімко втрачає атмосферу. University of Geneva / NCCR PlanetS / Thibaut Roger

Чому планета втрачає атмосферу?

Астрономи спостерігали за екзопланетою WASP-107b, відкритою у 2017 році. Вона належить до так званих «надлегких» газових гігантів — попри діаметр, який складає 94 відсотки діаметра Юпітера, вона має лише 12 відсотків від маси цієї планети. Таким чином, густина WASP-107b є однією з найменших серед відомих газових гігантів. А розташування біля своєї зорі на відстані, що у сім разів менша за відстань між Сонцем і Меркурієм, робить цю екзопланету вразливою до випаровування під дією зоряного тепла. Нові спостереження телескопа «Джеймс Вебб» дозволили науковцям точно оцінити швидкість втрати атмосфери цією екзопланетою.

Викид газів з атмосфери планети упродовж її руху орбітою. Krishnamurthy et al. / Nature Astronomy, 2025

Під час проходження WASP-107b перед своєю зорею дослідники виміряли розподіл газів на різних висотах у її атмосфері. Вони зафіксували масивний шлейф гелію, що випереджає WASP-107b по її орбіті на понад годину транзиту. Це свідчить про те, що атмосфера не просто витікає, вона буквально «зривається» з поверхні атмосфери зі швидкістю, достатньою, щоб випереджати рух планети. Спектральні дані планети показали низку летких речовин, зокрема водяну пару, чадний і вуглекислий газ, аміак. Проте метану, який мав бути в атмосфері планети згідно з теоретичними розрахунками, не виявили. Оскільки чутливість телескопа дозволяє зафіксувати метан навіть у дуже низьких концентраціях, науковці вважають, що атмосфера зазнає потужного вертикального перемішування, яке переносить із її глибин гарячі шари, бідні на метан.

Такий процес можливий лише за високих температур, що свідчить про нещодавню міграцію планети на ближчу до зорі орбіту. Однак у спектрі також виявили підвищений вміст кисню, який не відповідає моделям атмосфери подібних планет, що сформувалися в гарячих внутрішніх регіонах системи. Це означає, що WASP-107b утворилася на відстані від своєї зорі, ймовірно, за «крижаною межею», де не може існувати рідка вода. Згодом вона перемістилася всередину системи під впливом іншого масивного тіла, можливо, зовнішньої планети WASP-107c. Ці результати допомагають не лише зрозуміти еволюцію екзопланет, але й пояснити історію планет Сонячної системи, зокрема можливу втрату води Венерою.

Що науковці знають про надлегкі планети

🍭 За допомогою системи роботизованих телескопів WASP астрономи виявили планету з густиною, що відповідає густині цукрової вати.

📸 Перша відкрита телескопом «Джеймс Вебб» екзопланета виявилася найлегшою з коли-небудь напряму сфотографованих.

🌟 Астрономи також вперше зафіксували коронарний викид від зорі за межами нашої Сонячної системи. Він був настільки сильним, що зруйнував би атмосферу екзопланети.

🪐 Але навіть попри можливість руйнування атмосфер, загальна теорія відносності підвищила шанси на існування придатних до життя екзопланет.