Космическият телескоп „Джеймс Уеб“ (JWST) даде на астрономите рядък поглед към свят, който няма близък аналог в нашата Слънчева система: газова гигантска планета с размер, близък до този на Сатурн, но с температура, много по-умерена от типичните „горещи Юпитери“, които често попадат в наблюденията на екзопланетната астрономия.
Планетата се нарича TOI-199 b. Тя обикаля около звезда на повече от 330 светлинни години от Земята и прави една обиколка приблизително на всеки 100 дни. Според новото изследване, публикувано в The Astronomical Journal, равновесната ѝ температура е около 350 K — тоест под 400 K, което я поставя сред т.нар. умерени газови гиганти. В популярното описание на Penn State температурата е сравнена с около 175°F: все още горещо за човешките представи, но далеч от хилядите градуси при много близките до звездите си „горещи Юпитери“.
Най-важният резултат е откриването на метан в атмосферата на TOI-199 b. Това е значимо, защото моделите предвиждат, че при по-ниски температури газовите гиганти трябва да съдържат метан, но досега толкова подробни наблюдения на подобен тип планета почти липсваха. Затова изследването е ценен тест за начина, по който учените разбират химията на планетните атмосфери.
Как „Уеб“ вижда атмосфера на планета, която е толкова далеч? Методът се нарича трансмисионна спектроскопия. Когато планетата премине пред звездата си от гледна точка на телескопа, част от звездната светлина преминава през атмосферата на планетата. Различните молекули поглъщат различни дължини на вълната и оставят нещо като спектрален „пръстов отпечатък“. В случая е използван инструментът NIRSpec на JWST, а екипът сравнява светлината по време на транзита с базови измервания на звездата.
Наблюдението не е било кратко. Изследователите са събрали около 20 часа непрекъснати данни за звездната светлина, а самият транзит е продължил около седем часа. Това е значително по-дълго от транзитите на много горещи Юпитери, които могат да траят около час или по-малко.
Екипът съобщава, че спектърът показва наличие на CH₄ — метан — с висока статистическа подкрепа в моделите. Има и сигнали, които могат да насочват към амоняк или, по-малко вероятно, други молекули, но за тях са нужни допълнителни наблюдения. Публикацията отбелязва и ограничения: точността е по-ниска от номиналната заради проблем с насочването, а един транзит не е достатъчен за пълна картина на атмосферата.
Защо това е важно? Екзопланетите позволяват на учените да проверяват модели върху планети, които не съществуват в нашата Слънчева система. Юпитер и Сатурн са студени, защото са далеч от Слънцето. Много от най-добре изучените гигантски екзопланети са изключително горещи, защото са близо до звездите си. TOI-199 b попада между тези крайности и може да помогне да се разбере как атмосфери, облаци и химичен състав се променят при по-умерени условия.
Изследователите подчертават, че са нужни още наблюдения, за да се установят относителните количества на различните газове и да се провери дали TOI-199 b е изключение или представител на по-широк клас умерени газови гиганти. Но самият факт, че JWST вече може да разчита атмосферата на такъв свят, показва колко бързо се развива науката за екзопланетите.
