Первый взгляд на причудливую планету показывает, что делает ее такой пухлой

Впервые JWST предоставил нам подробную информацию о внутренней части мира за пределами нашей Солнечной системы.

Чрезвычайно странная экзопланета WASP-107b имеет атмосферу с удивительно низким содержанием метана, который предполагает, что внутренняя часть экзопланеты должна быть значительно горячее, чем мы думали, а ее ядро ​​также более массивное. Это, наконец, помогает объяснить плотность WASP-107b, подобную сладкой вате.

Раньше считалось, что WASP-107b имеет довольно маленькое ядро, окруженное огромной пухлой оболочкой из водорода и гелия, что потребовало бы некоторые изменения в нашем понимании того, как формируются и развиваются планеты. Новые результаты означают, что экзопланету можно объяснить с помощью существующих моделей без необходимости радикального пересмотра.

«Данные Уэбба говорят нам, что такие планеты, как WASP-107 b, не должны были формироваться каким-то странным образом. со сверхмаленьким ядром и огромной газовой оболочкой, — говорит астроном Майк Лайн из Университета штата Аризона (ASU).

Вместо этого мы можем взять что-то вроде Нептуна, с большим количеством камня и не так много газа, просто увеличьте температуру и увеличьте ее, чтобы она выглядела так, как [WASP-107b] .»

Даже когда в 2017 году было объявлено об открытии WASP-107b, мы знали, что с экзопланетой было что-то странное. Тщательно изучив, как экзопланета повлияла на свою звезду, астрономы смогли определить ее массу и радиус, что показало, что у нее невероятно низкая плотность.

Дальнейший анализ показал, что плотность настолько мала, что мир может можно отнести к категории «супер-слоек» — всего 0,13 грамма на кубический сантиметр. Для сравнения, средняя плотность Юпитера составляет 1,33 грамма на кубический сантиметр, а Земли — 5,51 грамма.

Из предыдущих исследований мы также знаем, что гигантская экзопланета вращается вокруг звезды на расстоянии около 200 световых лет с орбитальный период составляет 5,7 дней.

Хотя нам здесь, в Солнечной системе, это может показаться коротким, для пухлых газовых гигантов это настоящая петля, которая делает WASP-107b более холодным, чем его коллеги – горячие Юпитеры с гораздо большей меньшие орбитальные периоды, расширение атмосферы которых можно объяснить теплом, излучаемым их звездой. «Отдаленная» орбита WASP-107b и относительно низкая температура затрудняли объяснение ее раздутости.

Итак, две группы астрономов, одна под руководством Синга, а другая под руководством Луиса Велбенкса из ASU, наняли JWST для исследования. посмотрите на атмосферу экзопланеты.

Когда WASP-107b проходит между нами и своей родительской звездой, некоторая часть света звезды поглощается или усиливается молекулами в атмосфере экзопланеты. Изучая разницу в свете звезды с экзопланетой и без нее и ища более яркие и более тусклые длины волн в спектре, астрономы могут идентифицировать следы конкретных молекул в газовом покрове экзопланеты.

Хотя удивительно, что атмосфера WASP-107b содержит очень мало метана, это предлагает объяснение того, как экзопланета стало так, как есть.

«Это свидетельство того, что горячий газ из глубин планеты должен энергично смешиваться с более холодными слоями выше», — говорит Синг.

» Метан нестабилен при высоких температурах. Тот факт, что мы обнаружили так мало, хотя мы и обнаружили другие молекулы, содержащие углерод, говорит нам о том, что внутри планеты должно быть значительно горячее, чем мы думали».

Это одна часть головоломки. Другая часть включает в себя остальную часть того, что исследователи обнаружили в атмосфере WASP-107b, включая диоксид серы, водяной пар, диоксид углерода и окись углерода, с более высоким содержанием тяжелых элементов, чем у Нептуна или Урана.

Объединив соотношение более тяжелых элементов к более легким и количество энергии внутри экзопланеты в зависимости от того, сколько тепла она генерирует, исследователи определили размер ядра WASP-107b. И они обнаружили, что оно намного больше, чем мы думали: в 12 раз больше массы ядра Земли и как минимум в два раза больше, чем первоначально предполагалось.

Это означает, что нам не нужны странные модели планетарных образований, чтобы объяснить его существование.

Что касается того, что вызывает такую ​​температуру ядра, это потребует дальнейшего исследования. Орбита экзопланеты вокруг своей родительской звезды слегка эллиптическая, что создает изменяющееся гравитационное напряжение в недрах планеты, нагревая ее изнутри. Исследователи полагают, что это, вероятно, является источником тепла, которое делает WASP-107b таким горячим.

Эти две статьи были опубликованы в журнале Nature. Их можно найти здесь и здесь.