Телескоп Уэбба выпустил свое самое первое изображение экзопланеты

Вы когда-нибудь хотели увидеть инопланетный мир? Планета, вращающаяся вокруг далекой звезды, в световых годах от Солнца? Что ж, космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) только что вернул свое первое в истории изображение именно этого — планеты, вращающейся вокруг далекой звезды

Новые изображения показывают, что JWST станет фантастическим инструментом для астрономов, стремящихся улучшить свои знания об экзопланетах (планетах вокруг других звезд) — даже лучше, чем мы надеялись! Но для тех, кто вырос на диете из «Звездного пути», «Звездных войн» и множества других произведений научной фантастики, изображения могут не впечатлить. Никаких чудесных кружащихся облаков в великолепных или приглушенных тонах. Вместо этого мы видим просто каплю — единую светящуюся точку. Так почему же астрономы взволнованы этими наблюдениями? И чему мы можем научиться в ближайшие месяцы и годы?

Фото: https://www.ixbt.com/

Наблюдение за скрытыми мирами

За последние три десятилетия мы пережили великую революцию — рассвет экзопланетной эры. Если раньше мы не знали ни о каких планетах, вращающихся вокруг далеких звезд, и задавались вопросом, уникальна ли Солнечная система, то теперь мы знаем, что планеты есть повсюду. На момент написания статьи количество известных экзопланет составляло 5084, и с каждой неделей их количество становилось все больше.

Но подавляющее большинство этих экзопланет обнаруживается косвенно. Они вращаются так близко к своим родительским звездам, что с современными технологиями мы просто не можем увидеть их напрямую. Вместо этого мы наблюдаем, как их звезды-хозяева делают что-то неожиданное, и на основании этого делаем вывод о присутствии их невидимых планетарных компаньонов.

Из всех этих инопланетных миров лишь немногие были замечены непосредственно. Образцом для таких систем является HR 8799, чьи четыре планеты-гиганта фотографировались так часто, что астрономы сняли фильм, показывающий, как они движутся по своим орбитам вокруг своей звезды-хозяина.

Введите HIP 65426b

Чтобы собрать первые прямые изображения экзопланеты JWST, астрономы направили телескоп на звезду HIP 65426, массивный планетарный компаньон которой HIP 65426b был обнаружен с помощью прямых изображений еще в 2017 году.

HIP 65426b необычен по нескольким причинам, и все они делают его особенно «легкой» мишенью для прямой визуализации. Во-первых, он находится далеко от своей родительской звезды, вращаясь примерно в 92 раза дальше от HIP 65426, чем расстояние между Землей и Солнцем. Это означает, что он находится примерно в 14 миллиардах километров от своей звезды. С нашей точки зрения, это обеспечивает «разумное» расстояние от звезды на небе, облегчая наблюдение.

Фото: NASA/ESA/CSA

Далее, HIP 65426b — гигант мира, который, как считается, в несколько раз превышает массу самой большой планеты Солнечной системы, Юпитера. Вдобавок ко всему, ранее было обнаружено, что он очень горячий, а температура на вершинах облаков составляет не менее 1200 ℃. Эта комбинация размера и температуры планеты означает, что она по своей природе яркая (для планеты).

Как были сделаны снимки и что они нам показывают?

При нормальных обстоятельствах свет от HIP 65426 полностью подавлял бы свет от HIP 65426b, несмотря на расстояние между ними. Чтобы обойти эту проблему, JWST имеет несколько «коронографов», инструментов, которые позволяют телескопу блокировать свет от яркой звезды, чтобы искать более слабые объекты рядом с ней. Это немного похоже на то, как заблокировать рукой фары автомобиля, чтобы посмотреть, не вылез ли ваш друг поздороваться.

Используя эти коронографы, JWST сделал серию изображений HIP 65426b, каждое из которых было снято с разной длиной волны инфракрасного света. На каждом изображении хорошо видна планета — один яркий пиксель, смещенный от местоположения ее затемненного звездного хозяина. Изображения далеки от стандартной научной фантастики. Но они показывают, что планета была легко обнаружена, выделяясь, как больной палец, на темном фоне космоса.

Исследователи, которые руководили наблюдениями, обнаружили, что JWST работает примерно в десять раз лучше, чем ожидалось, — результат, который заставил астрономов всего мира увидеть, что будет дальше. Используя свои наблюдения, они определили массу HIP 65426b (примерно в семь раз больше массы Юпитера). Кроме того, данные показывают, что планета горячее, чем считалось ранее (с верхней границей облаков около 1400 ℃), и несколько меньше, чем ожидалось (с диаметром около 92% диаметра Юпитера). Эти изображения рисуют картину совершенно чуждого мира, отличного от всего в Солнечной системе.

Указатель в будущее

Наблюдения за HIP 65426b — это лишь первый признак того, что JWST может сделать для визуализации планет вокруг других звезд. Невероятная точность данных изображений предполагает, что JWST сможет получать прямые наблюдения планет меньшего размера, чем ожидалось ранее. Вместо того, чтобы ограничиваться планетами более массивными, чем Юпитер, он должен иметь возможность видеть планеты, сравнимые или даже меньшие, чем Сатурн.

Фото: https://hightech.fm/

Это действительно интересно. Видите ли, основное правило астрономии состоит в том, что маленьких вещей намного больше, чем больших. Тот факт, что JWST должен иметь возможность видеть меньшие и более тусклые планеты, чем ожидалось, значительно увеличит количество возможных целей, доступных для изучения астрономами. Кроме того, точность, с которой JWST провел эти измерения, предполагает, что мы сможем узнать об их атмосферах гораздо больше, чем ожидалось. Повторные наблюдения с помощью телескопа могут даже выявить детали того, как эти атмосферы меняются со временем.

Таким образом, в ближайшие годы ожидайте увидеть еще много изображений инопланетных миров, сделанных JWST. Хотя эти изображения могут не выглядеть как в научной фантастике, они все же произведут революцию в нашем понимании планет вокруг других звезд.

Автор: Джонти Хорнер, профессор (астрофизика), Университет Южного Квинсленда