Космический телескоп «  Джеймс Уэбб» (JWST) сделал историческое фото, запечатлев самую маломассивную экзопланету за пределами Солнечной системы. Экзопланета AF Leporis b (AF Lep b) находится в 88 световых годах от Земли и является молодой планетой с возрастом всего 23 миллиона лет. Массой AF Lep b примерно в 3,2 раза больше массы Юпитера, а размером примерно в 1,2 раза больше, чем у газового гиганта Солнечной системы.

В 2023 году AF Lep b стала самой маломассивной планетой за пределами Солнечной системы, обнаруженной прямым наблюдением. Затем она стала самым маломассивной экзопланетой, масса которой была измерена с помощью «астрометрии» — метода, который отслеживает движение звезды, чтобы выявить «колебания», вызванные гравитационным притяжением вращающейся планеты.

«AF Lep b находится прямо на внутренней границе обнаружения. Несмотря на свою необычайную чувствительность, JWST меньше наших крупнейших телескопов на Земле. И мы ведём наблюдение на более длинных волнах, из-за чего объекты выглядят более размытыми. Становится трудно отделить один источник от другого, когда они появляются так близко друг к другу», — сказал учёный из Техасского университета в Остине Кайл Фрэнсон.

Тем не менее, поскольку AF Lep b находится в 88 световых годах от Земли, она по-прежнему кажется космическому телескопу всего лишь пятнышком. Но астрономы могут узнать очень много полезного из такого «пятнышка».

С момента открытия первой экзопланеты в 1990-х годах каталог экзопланет разросся до более чем 6000 записей, и ещё тысячи должны быть подтверждены. Однако, очень немногие из них были напрямую сфотографированы. Большинство экзопланет обнаруживаются по их влиянию на родительскую звезду: либо когда они блокируют свет, пересекая диск своей звезды, либо по гравитационному воздействию, которое они оказывают на эту звезду. При наблюдении с расстояния многих световых лет угловое расстояние между экзопланетами и их звёздами становится очень маленьким, что делает их трудноразличимыми.

JWST имеет преимущество в наблюдении за экзопланетами на орбите их звёзд, этот инструмент называется коронограф. Он блокирует свет от звезды, поэтому планеты, вращающиеся вокруг них, легче наблюдать. AF Lep b является хорошим кандидатом для такого наблюдения, потому что, будучи очень молодой планетой, её свечение сильное.

Источник: K. Franson., et al., The Astrophysical journal Letters

Команда хотела узнать больше об атмосфере этой экзопланеты, поскольку объекты, подобные AF Lep b с массами, аналогичными массам газовых гигантов Солнечной системы, встречаются редко. Но для этого команде пришлось действовать быстро. Для астрономов эта «гонка со временем» возникла из-за того, что далёкий газовый гигант в настоящее время находится на расстоянии примерно в восемь раз большем, чем расстояние между Землёй и Солнцем от своей звезды, но его орбита приближается к звезде с нашей точки зрения. 

На текущем расстоянии от звезды коронограф блокирует 90% света AF Lep, но по мере приближения планеты к звезде блокировка будет происходить всё чаще, пока планета не исчезнет из виду телескопом JWST даже с помощью этого инструмента. Команда могла бы дождаться, когда AF Lep b появится с другой стороны звезды, но с периодом обращения вокруг Земли в 25 земных лет может пройти более десятилетия, прежде чем это станет возможным.

«Принято считать, что JWST более чувствителен к планетам с меньшей массой на широких орбитах, чем наземные установки, но до его запуска было неясно, будет ли он конкурентоспособен на малых расстояниях. Мы действительно доводим здесь до предела возможности приборов», — сказал член команды и астроном Техасского университета Брендан Боулер.

Команда обнаружила из своих наблюдений, что AF Lep b имеет очень активную атмосферу с конвекционными потоками, смешивающими элементы между её нижними и верхними уровнями. Учёные также обнаружили гораздо больше оксида углерода, чем ожидали, вокруг AF Lep b. Они предполагают, что сильные восходящие потоки были бы единственным способом доставить этот газ в верхние слои атмосферы планеты.

Для команды было волнительно узнать больше об этой экзопланете, но, возможно, ещё более волнительно то, что эти наблюдения вообще стали возможны. 

«В целом эти данные были получены во второй год работы JWST. Речь идет не только о планетах, о которых мы знаем сейчас. Речь идет также о планетах, которые мы [откроем] вскоре. Это предвещает некоторые из захватывающих работ, которые мы увидим в ближайшие годы», — заключил Боулер.