Телескоп Уэбба заглянул в недра ватной планеты

Космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST) позволил астрономам заглянуть в недра экзопланеты WASP-107 b, имеющей среднюю плотность, сравнимую с сахарной ватой. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Теплый нептун WASP-107b, открытый в 2017 году, находится на расстоянии 212 световых лет от Земли. По размеру эта планета сравнима с Юпитером, но ее масса в 10 раз меньше массы газового гиганта Солнечной системы и сравнима с массой Нептуна. Это дает чрезвычайно низкую плотность, что позволяет отнести WASP-107b к планетам подтипа суперпафф (англ. super-puffs). Планета располагается очень близко к родительской звезде — в 16 раз ближе, чем Земля к Солнцу.

Для определения химического состава атмосферы планеты были проведены наблюдения с использованием спектрографа ближнего инфракрасного спектра JWST NIRSpec. Исследователи выявили признаки присутствия таких газов, как двуокись серы и метан наряду с водой, углекислым и угарным газом. Оказалось, что содержание метана в тысячу раз меньше ожидаемых значений, и такой результат позволил ученым раскрыть внутреннее строение недр планеты и их свойства.

Согласно выводам астрономов, газовая оболочка планеты содержит высокие концентрации тяжелых элементов, которые примерно в 43 раза превосходит содержание тяжелых элементов на Солнце. Это также больше того количества элементов тяжелее водорода и гелия, что присутствует на Уране и Нептуне.

Недра WASP-107b имеют высокую температуру, равную 460 кельвинам, что объясняет раздутую атмосферу. Из-за внутреннего нагрева происходит интенсивное вертикальное перемешивание, в результате чего метан поднимается к поверхности, вступая в реакции со смесью других химических веществ и подвергаясь фотолизу из-за воздействия звездного света. Это объясняет дефицит метана и образование большого количества углекислого и угарного газа. Чтобы поддерживать нагрев и конвекцию, масса ядра должна быть в 12 раз больше массы Земли, что намного выше ранее установленных верхних пределов.

В дальнейшем авторы планируют раскрыть механизм, который объяснил бы высокую температуру ядра планеты. Они предполагают, что на него могут влиять приливные силы, связанные с вращением WASP-107b вокруг звезды.