Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил воду, метан и аммиак в атмосфере экзопланеты HATS-6 b, но главное открытие оказалось связано не с ее химическим составом. Газовый гигант размером примерно с Юпитер оказался значительно холоднее, чем предсказывали расчеты, — несмотря на то что он обращается вокруг своей звезды всего за три дня.

HATS-6 b находится примерно в 500 световых годах от Земли и вращается вокруг небольшого красного карлика. Именно существование такой крупной планеты рядом с относительно малой звездой уже представляет проблему для существующих моделей формирования планет. Результаты исследования астрономов из Мэрилендского университета опубликованы на Phys.org.

Юпитер рядом с маленькой звездой

HATS-6 b сопоставима с Юпитером по размерам, но ее окружение совершенно другое. Родительская звезда — красный карлик, значительно меньше и холоднее Солнца.

Согласно распространенным моделям формирования планет, у таких звезд должно быть недостаточно вещества для формирования крупных газовых гигантов. Поэтому появление планеты юпитерианского размера вокруг красного карлика уже само по себе считается необычным.

HATS-6 b при этом находится очень близко к своей звезде. Полный оборот она совершает примерно за трое земных суток, поэтому от нее ожидали довольно высокой температуры.

Однако наблюдения «Джеймса Уэбба» показали совершенно другую картину.

Планета оказалась в три с лишним раза холоднее ожиданий

Исследователи использовали транзитную спектроскопию — метод, позволяющий изучать атмосферу планеты по тому, как она меняет проходящий через нее свет звезды.

Так ученые обнаружили в атмосфере HATS-6 b воду, метан и аммиак. Но одновременно выяснилось, что верхние слои атмосферы имеют температуру около 120 градусов Цельсия.

Предварительные расчеты давали значение примерно 425 градусов.

Одно из возможных объяснений связано с атмосферой самой планеты. Астрономы предполагают, что HATS-6 b может быть окружена плотным слоем облаков и дымки, который отражает значительную часть звездного света обратно в космос. Подобный механизм работает, например, в атмосфере Венеры.

В результате планета получает меньше энергии, чем предполагалось, и ее атмосфера остается значительно холоднее расчетного значения.

«Невозможная» планета проверяет модели формирования

Необычность HATS-6 b заключается сразу в нескольких характеристиках. Для красного карлика ее размеры выглядят слишком большими, а температура — неожиданно низкой с учетом близости к звезде.

«У этих маленьких звезд недостаточно вещества или времени, чтобы создавать планеты размером с Юпитер или Сатурн. Тот факт, что HATS-6 b вообще может существовать, очень интересен, поскольку согласно нашим знаниям это невозможно», — отметила ведущий автор исследования Джаннина Гусман Кальока.

Поэтому планета представляет интерес не только как редкий объект, но и как возможность проверить существующие представления о том, как рождаются газовые гиганты.

Из более чем 6000 известных экзопланет лишь около 40 относятся к крупным газовым гигантам, обращающимся вокруг красных карликов. HATS-6 b стала одной из семи планет, которые исследователи рассматривают в рамках специальной программы для сравнения таких необычных миров с более привычными газовыми гигантами.

Холодная атмосфера может изменить интерпретацию данных

Открытие имеет значение и для методов изучения экзопланет. Температура атмосферы — один из параметров, который используется при интерпретации ее химического состава.

Если реальные условия на планете существенно отличаются от предварительных расчетов, это может повлиять и на то, как ученые интерпретируют спектроскопические данные.

HATS-6 b в этом смысле становится своеобразной проверкой для моделей. «Джеймс Уэбб» не просто обнаружил несколько молекул в атмосфере далекого газового гиганта — он показал, что даже базовые характеристики некоторых экзопланет могут оказаться не такими, как ожидали ученые.

И чем больше подобных необычных миров удастся изучить, тем точнее астрономы смогут понять, какие процессы формируют планеты возле самых распространенных звезд в нашей галактике.