Введение: Поднептуны — загадочные «гости» нашей Галактики
Экзопланета TOI-421b — первый поднептун, чья атмосфера свободна от облаков и туманности.
Поднептуны — класс экзопланет, размером между Землёй и Нептуном. Они распространены во Вселенной, но до запуска телескопа Джеймс Уэбб их атмосферы оставались почти невидимыми из-за плотных облаков и туманности. Однако недавнее исследование планеты TOI-421b изменило ситуацию.
1. Что такое поднептуны?
Поднептуны — это планеты с радиусом 1,5–3,9 земных. Они крупнее скалистых миров (например, Земли), но меньше газовых гигантов (Юпитера, Сатурна). В Солнечной системе аналогов таких объектов нет.
Пример:
TOI-421b имеет радиус 2,65 Земли и температуру поверхности ~647°C. Она обращается вокруг звезды BD-14 1137 на расстоянии 245 световых лет.
2. Почему раньше не видели атмосферу поднептунов?
До запуска Джеймс Уэбба учёные наблюдали лишь «плоские» спектры этих планет — без характерных пиков, указывающих на химические элементы. Это свидетельствовало о том, что атмосферы скрыты под слоями облаков или туманности.
3. Метод исследования: Трансмиссионный спектр
Спектр показывает присутствие воды, оксида серы и оксида углерода.
Астрономы использовали два инструмента телескопа Уэбб:
- NIRISS ( Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) — для анализа света в ближнем инфракрасном диапазоне.
- NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) — для детального изучения спектральных линий.
Как работает метод:
Когда планета проходит перед звездой, часть света фильтруется через её атмосферу. Анализируя изменения спектра, можно определить химический состав.
4. Результаты: Чистая атмосфера без облаков
Впервые учёным удалось зафиксировать чёткие спектральные линии в атмосфере поднептуна:
- Вода (H₂O) — основной компонент.
- Оксид серы (SO₂) и оксид углерода (CO) — возможные примеси.
- Отсутствие метана (CH₄) и диоксида углерода (CO₂) .
- Гидродородная атмосфера — преобладание водорода, как у газовых гигантов.
Почему это важно?
Ранее считалось, что поднептуны схожи по составу с Землёй. Но TOI-421b оказалась похожа на Юпитер: её атмосфера состоит из того же газа, что и у звезды.
5. Теория формирования: Почему TOI-421b уникальна
TOI-421b находится в созвездии Зайца, в 245 световых годах от Земли.
Учёные предполагают, что высокая температура (727°C) планеты блокирует образование туманности. На более холодных поднептунах фотохимические реакции между солнечным светом и метаном создают слой дымки. На TOI-421b метана нет — значит, атмосфера сформировалась иначе.
6. Значение открытия для астрономии
- Первый «чистый» поднептун : Ранее все такие планеты казались «закрытыми» облаками.
- Новая модель формирования : Показывает, что некоторые поднептуны могут быть мини-газовыми гигантами, а не скалистыми мирами.
- Шаг к поиску жизни : Анализ атмосфер помогает понять, где может существовать биосфера.
Заключение: Эпоха новых открытий
Исследование TOI-421b демонстрирует потенциал телескопа Джеймс Уэбб в изучении экзопланет. Каждый новый спектр приближает нас к ответу на вопрос: «Какие миры есть во Вселенной?».
Цитата д-ра Брайана Дэвенпорта (Университет Мэриленда):
«Мы ожидали увидеть туманность, но вместо этого нашли открытую книгу о химическом составе. Это переворачивает наши представления о поднептунах».
Примечание:
Статья основана на данных работы Davenport et al. (2025) и информации NASA/ESA/CSA. Все изображения иллюстрируют этапы исследования и его результаты.