Webb раскрыл тайну "раздутой" экзопланеты
Две независимые исследовательские группы с помощью космического телескопа NASA "Джеймс Уэбб" выяснили, почему теплый газовый гигант WASP-107 b имеет столь низкую плотность.
Данные "Уэбба" в сочетании с более ранними наблюдениями телескопа "Хаббл" показали неожиданно низкое содержание метана (CH4) в атмосфере планеты. Это указывает на то, что недра WASP-107 b должны быть значительно горячее, а ядро — массивнее, чем считалось ранее.
Загадка низкой плотности
WASP-107 b, классифицируемая как "теплый нептун", имеет объем более ¾ от объема Юпитера, но массу менее 1/10 от его массы. Это одна из наименее плотных известных планет.
Изначально предполагалось, что у планеты очень маленькое каменное ядро, окруженное огромной массой водорода и гелия. Однако было непонятно, как такое маленькое ядро могло собрать столько газа и почему планета не выросла до размеров Юпитера.
Ключ в недостающем метане
Используя метод трансмиссионной спектроскопии, команды проанализировали спектры поглощения атмосферы WASP-107 b в широком диапазоне (от 0,8 до 12,2 микрон с помощью NIRCam и MIRI "Уэбба" и WFC3 "Хаббла", и от 2,7 до 5,2 микрон с помощью NIRSpec "Уэбба").
Точность данных позволила измерить обилие множества молекул: водяного пара (H2O), метана (CH4), диоксида углерода (CO2), монооксида углерода (CO), диоксида серы (SO2) и аммиака (NH3).
Оба спектра показали поразительный недостаток метана — примерно в тысячу раз меньше ожидаемого количества. Метан нестабилен при высоких температурах, поэтому его отсутствие свидетельствует о сильном перемешивании горячего газа из глубин планеты с более холодными верхними слоями и о значительно более горячих недрах.
Источник тепла и пересмотр массы ядра
Вероятным источником дополнительной внутренней энергии является приливный нагрев, вызванный слегка эллиптической орбитой планеты. Изменяющееся гравитационное воздействие звезды растягивает планету и разогревает ее.
Установив, что планета обладает достаточным внутренним теплом для активной конвекции, исследователи смогли по-новому оценить размер ядра. Оказалось, что ядро как минимум вдвое массивнее, чем считалось изначально. Это лучше согласуется с теориями формирования планет.
Таким образом, WASP-107 b не такая загадочная, как казалось. Ее "раздутость" можно объяснить, взяв за основу объект, похожий на Нептун (с большим количеством горных пород), и просто значительно увеличив его температуру за счет приливных сил. Эти результаты могут объяснить низкую плотность десятков других экзопланет.