Объект исследования: TOI‑561 b
В рамках программы 3860 General Observers телескопа Джеймса Уэбба международная команда учёных под руководством специалистов из Института Карнеги провела детальное изучение экзопланеты TOI‑561 b. Ключевые характеристики объекта:
- относится к классу суперземель;
- совершает полный оборот вокруг звезды за 10,56 часа;
- расположена в 40 раз ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу;
- масса примерно вдвое превышает земную.
Парадокс существования атмосферы
Согласно устоявшимся теориям, столь маленькая и раскалённая планета должна была быстро лишиться атмосферы после формирования. Как отметила Николь Уоллак, соавтор исследования: «Основываясь на знаниях о других системах, мы ожидали, что такая планета не сможет долго удерживать атмосферу».
Однако наблюдения опровергли эти предположения. Атмосфера TOI‑561 b остаётся нетронутой несмотря на:
- экстремальную близость к звезде;
- возраст родительской звезды, превосходящий возраст Солнца;
- интенсивное звёздное излучение.
Загадки плотности и состава
Необычные характеристики планеты заставили учёных пересмотреть модели её строения. Йоханна Теске, ведущий автор исследования, подчеркнула: «Планета менее плотная, чем ожидалось для объекта земного типа, но не соответствует параметрам сверхгорячих миров».
Исследователи выдвинули гипотезу о специфическом внутреннем строении:
-
уменьшенное железное ядро;
-
мантия из лёгких пород.
Эта модель согласуется с химическим составом родительской звезды — бедной железом и чрезвычайно старой. По мнению учёных, TOI‑561 b сформировалась в иной химической среде, чем планеты Солнечной системы, что делает её своеобразным «окном» в раннюю Вселенную.
Доказательства наличия атмосферы
Ключевую роль в подтверждении гипотезы сыграл прибор NIRSpec на борту JWST. Во время вторичного затмения он измерил температуру дневной стороны планеты:
- ожидаемая температура голой скалы: ~4 900 °F;
- фактическая температура: ~3 200 °F.
Такое существенное расхождение указывает на активное перераспределение тепла. Исследователи проанализировали возможные объяснения:
- Перенос тепла океаном магмы.
- Влияние парообразной породы.
- Наличие плотной атмосферы.
Последний сценарий оказался наиболее убедительным. Анджали Питте, соавтор работы, описала механизм: «Сильные ветры охлаждают дневную сторону, перенося тепло на ночную. Водяной пар поглощает излучение, а силикатные облака отражают звёздный свет».
Механизм поддержания атмосферы
Остаётся открытым вопрос: как планета удерживает атмосферу под интенсивным излучением? Тим Лихтенберг, ещё один соавтор исследования, предложил объяснение: «Газы постоянно пополняют атмосферу, а магматический океан всасывает их обратно. Планета напоминает мокрый лавовый шар».
Перспективы исследования
Наблюдения продолжались 37 часов без перерыва. Сейчас команда проводит дополнительный анализ данных для:
- составления детальной карты температур;
- уточнения химического состава атмосферы.
Это открытие не просто подтверждает существование атмосферы на каменистой экзопланете — оно заставляет пересмотреть фундаментальные представления о формировании и эволюции сверхгорячих миров с ультракороткими орбитальными периодами.