С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» ученые-астрономы смогли определить вероятное место формирования экзопланеты WASP-121b и проследить этапы ее развития. В составе атмосферы этого газового гиганта были зафиксированы сразу несколько важных молекул: водяной пар, монооксид углерода, монооксид кремния и метан. Такой химический состав позволил исследователям оценить концентрацию углерода, кислорода и кремния – элементов, имеющих прямое отношение к происхождению этой планеты. Описание наблюдений и сделанные выводы были опубликованы в журнале Nature Astronomy.
WASP-121b представляет собой газового гиганта с чрезвычайно высокой температурой, находящегося на очень близкой орбите вокруг своей звезды, что приводит к одному обороту всего за 30,5 часов. Температура «дневной» стороны планеты превышает 3 тысячи градусов Цельсия, в то время как на обратной стороне температура падает до 1,5 тысячи градусов. В таких условиях стабильные соединения переходят в газообразное состояние, и телескоп «Джеймс Уэбб» смог зафиксировать их при помощи инфракрасного диапазона.
Особое внимание привлекло обнаружение метана – газа, который должен быстро разрушаться при столь высоких температурах. Его присутствие на ночной стороне указывает на наличие мощных вертикальных потоков в атмосфере, транспортирующих метан из более холодных нижних слоев. Это противоречит упрощенным моделям циркуляции в атмосферах экзопланет.
Исследование химического состава атмосферы позволило ученым сделать вывод о том, что экзопланета WASP-121b возникла не вблизи звезды, а на значительно большем удалении, в холодных областях протопланетного диска. В этих регионах вода находилась в твердом состоянии – в виде льда, тогда как метан сохранял газообразное состояние. Положение формирования планеты сопоставимо с расстоянием между Юпитером и Ураном в нашей Солнечной системе. Последующая миграция привела к тому, что она оказалась на текущей, чрезвычайно близкой орбите вокруг своей звезды.
Особенности содержания кремния свидетельствуют о том, что часть вещества попала в атмосферу позднее, после формирования каменистых тел – планетезималей. Это указывает на сложную историю формирования и длительное развитие данной планеты.
Наблюдения, проведенные телескопом «James Webb» с использованием спектрографа NIRSpec, охватили всю траекторию движения планеты по ее орбите. Это дало возможность изучить как освещенную солнцем сторону, так и темную сторону экзопланеты. Сопоставление данных, полученных в разные моменты времени, подтвердило точность наблюдений и предоставило новые возможности для изучения химического состава и динамики атмосфер других планет.
