Молодая экзопланета V1298 Tau b: бедная металлами атмосфера и горячие недра открывают тайны эволюции субнептунов
Астрономы провели анализ атмосферы молодой экзопланеты (возрастом 20 млн лет) и обнаружили, что она необычно прозрачна и «раздута». Изучив особенности атмосферы, ученые смогли точно измерить массу планеты, превзойдя традиционные методы динамических измерений, такие как метод лучевых скоростей, который малоэффективен для активных молодых звезд. Результаты показали, что V1298 Tau b — это прото-субнептун, который до сих пор сохраняет высокую температуру и размеры после недавнего формирования.
Команда под руководством Саугаты Барата (Массачусетский технологический институт, США) и его научного руководителя Жан-Мишеля Дезера (Амстердамский университет, Нидерланды) использовала космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) для изучения экзопланеты. Их исследование принято к публикации в The Astrophysical Journal и уже доступно на сервере препринтов arXiv.
V1298 Tau b, возраст которой оценивается в 10–30 млн лет, обладает необычно прозрачной и расширенной атмосферой. Ученые зафиксировали сильные сигналы поглощения от молекул воды, метана, углекислого газа, угарного газа, а также признаки фотохимических процессов, включая возможное наличие диоксида серы (SO₂) и карбонилсульфида (OCS).
Дефицит металлов
Несмотря на богатый спектр, атмосфера оказалась удивительно бедной металлами — их содержание в 100 раз ниже, чем у зрелых субнептунов. Это указывает на то, что планета все еще эволюционирует и со временем может накопить больше тяжелых элементов. Еще одной неожиданностью стал дефицит метана: его концентрация в 100 раз меньше ожидаемой, что может быть следствием экстремального внутреннего тепла и интенсивного вертикального перемешивания в атмосфере.
Столь высокая внутренняя температура противоречит стандартным моделям термической эволюции планет размером с субнептун, ставя под сомнение текущие представления об их формировании. Эти результаты подчеркивают важность дальнейшего изучения молодых планетных атмосфер для понимания изменения их состава со временем.
Ученые предполагают, что атмосфера V1298 Tau b неоднородна и содержит градиенты металличности, подобные наблюдаемым у газовых гигантов Солнечной системы. Это может объяснить как низкую металличность, так и высокую внутреннюю температуру, согласовав наблюдения с существующими моделями.
Субнептуны: новые загадки
«Мы обнаружили, что атмосфера V1298 Tau b значительно прозрачнее, беднее металлами и горячее, чем у ранее изученных субнептунов», — говорит Барат. — Это указывает на то, что эволюционные процессы продолжаются и со временем могут радикально изменить состав атмосферы».
Он добавил: «Наблюдения JWST были необходимы для точного определения массы и состава атмосферы, поскольку телескоп предоставил данные о множественных молекулярных линиях поглощения (H2O, CH4, SO2, CO2, CO) в ближнем инфракрасном диапазоне».
Неожиданные молекулы
Предыдущие наблюдения с Hubble позволили предположить наличие водяного пара и, возможно, метана. Однако JWST не только подтвердил их присутствие, но и обнаружил другие углеродсодержащие молекулы (CO, CO2), а также фотохимические соединения. «На момент написания заявки на наблюдения ни одна из этих молекул, кроме воды, не была надежно обнаружена с помощью низкоразрешающей спектроскопии», — отметил Дезер.
«Эти выводы меняют наше понимание формирования субнептунов. Мы показали, что на ранних этапах их атмосферы кардинально отличаются от атмосфер миллиардолетних аналогов», — заключил ученый.
После открытия, связанного с V1298 Tau b, команда присоединилась к масштабной программе JWST Cycle 3, в рамках планируется изучить семь молодых транзитных планет возрастом от 20 до 200 млн лет, чтобы проследить эволюцию их атмосфер.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
