На молодій екзопланеті помітили скупчення хмар з силікатів і заліза. Їх сфотографував телескоп «Джеймс Вебб»

Космічний телескоп «Джеймс Вебб» отримав перші прямі зображення хмар, які скупчилися в атмосфері молодої планети-гіганта YSES-1 c. Як засвідчили астрономам його спостереження, хмари складаються з пилових зерен силікату магнію та можуть містити домішки заліза. Це вказує на молодий вік планети та незавершені процеси у її атмосфері. Тож спостереження за YSES-1 c допоможуть краще зрозуміти, що відбувається на таких планетах, як Юпітер, майже одразу після їхнього народження. Дослідження опубліковане в журналі Nature.

Художнє зображення планет YSES-1 c та YSES-1 b. Ellis Bogat

Навіщо астрономи спостерігали за цією планетою?

Молоді екзопланети, зокрема YSES-1 c, становлять особливий інтерес, адже ще перебувають у процесі розвитку: їхні атмосфери не встигли охолонути й стабілізуватися, а навколо можуть зберігатися залишки газу й пилу, з яких колись виникла планета. Це дає змогу побачити, як саме формуються атмосферні структури, зокрема хмари, і зрозуміти, як виглядає раннє життя планет-гігантів.

YSES-1 c обертається навколо молодої сонцеподібної зорі разом з ще однією планетою — YSES-1 b. Система розташована на відстані приблизно 310 світлових років від нас у напрямку сузір’я Центавра. Обидві планети — це газові гіганти з масами у 6 та 14 мас Юпітера відповідно. І обидві знаходяться дуже далеко від свого світила. YSES-1 b — на відстані близько 160 астрономічних одиниць від зорі, а YSES-1 c — удвічі далі. Така віддаленість планет дає астрономам значну перевагу у спостереженнях, адже дозволяє спостерігати планети без надмірного засвічення від зорі.

Завдяки цьому телескоп «Джеймс Вебб» зміг напряму зафіксувати деталі їхніх атмосфер та виявити особливості, які зазвичай приховані в щільному зоряному сяйві.

Що цікавого знайшлося в атмосфері планет?

Хмари, які астрономи зафіксували на YSES-1 c, утворюються на великих висотах, де атмосферний тиск не перевищує одного мілібара (тобто однієї тисячної частки земної атмосферної норми), і складаються з пилу розміром близько 0,1 мікрометра. Такі хмари раніше передбачалися в теоретичних моделях для молодих планет і коричневих карликів — проміжних тіл між планетами та зірками. Саме вони відповідають за сильне «почервоніння» планети в інфрачервоному світлі й дають змогу дослідити хімічні процеси та умови у верхніх шарах атмосфери. Але відкриття їх на YSES-1 c стало одним з перших прямих підтверджень існування силікатних хмар у таких об’єктах, що відкриває нові можливості для вивчення складу і динаміки атмосфер молодих газових гігантів.

Утім, цікаво, що в атмосфері сусідньої планети, YSES-1 b, хмар зареєструвати не вдалося — ймовірно, вона надто гаряча для того, щоб силікати могли конденсуватися. Натомість навколо планети виявили газопиловий диск — структуру, що складається з гарячого пилу й газу, який обертається навколо планети та може бути залишком формування супутників. Це лише третій випадок прямого спостереження подібного диска за межами Сонячної системи. Аналіз спектра показав, що диск містить мікронного розміру частинки олівіну — типового силікату, який утворюється внаслідок зіткнень більших тіл. Така структура свідчить, що ми спостерігаємо планету у ще активній фазі її еволюції, коли процеси формування супутників або вторинне перерозподілення матеріалу ще тривають.

Чим ці результати важливі для науки?

Дотепер існування силікатних хмар в атмосферах екзопланет залишалося гіпотетичним. Нові спостереження, здійснені за допомогою телескопа «Джеймс Вебб», вперше безпосередньо зафіксували спектральні ознаки аморфних силікатів магнію та кремнію, що підтверджує їх реальну присутність в атмосфері планети YSES-1 b. Це відкриття надає можливість точніше моделювати теплові та хімічні властивості атмосфери молодих газових гігантів. Водночас виявлення пилового диска навколо YSES-1 b свідчить про активні механізми формування супутників або динамічну перебудову середовища навколо планети. Тож результати відкривають нові перспективи для дослідження ранніх стадій еволюції планетних систем і допомагають глибше зрозуміти процеси, які могли відбуватись і в нашій Сонячній системі.

Де ще у космосі хмарна погода

🌀 Головною «хмарою» Сонячної системи є Хмара Оорта — область, яку вважають джерелом більшості довгоперіодичних комет. І нещодавно випадково виявилося, що вона має не сферичну форму, а спіральну.

🧬👽 Відомими також є хмари на Венері, які складаються із концентрованої сірчаної кислоти. Утім, на думку астробіологів, у деяких регіонах венеріанських хмар можуть існувати 19 необхідних для появи життя молекул.

🌟 Три ж газові хмари, які утворилися, коли вік Всесвіту складав 2-1,5 мільярда років, зберегли для сучасних астрономів сліди перших світил у Всесвіті.