JWST находит экзопланеты, задыхающиеся от дизельного смога

Это 2134 год, и человечество наконец-то приняло зеленые технологии, избавившись от вредных технологий сжигания ископаемого топлива, особенно бензина, древесины, угля и нефти. В результате сажа стала устаревшей, и все коммерческие продукты из сажи, включая обувь, провода, компьютерные изделия и косметику, теперь производятся с использованием экологически чистых технологий. Однако ультра-богатые, которые все еще предпочитают неэкологичные продукты, готовы заплатить за сажу весом в золото. Поэтому Корпорация исследований экзопланет оснащает свой лучший корабль для поиска атмосфер экзопланет, обогащенных сажей.

Вернувшись в наше время, команда исследователей недавно изучила, как класс экзопланет, называемых суб-Нептунами, может обладать атмосферой, похожей на сажу, ставя под сомнение прошлые исследования, касающиеся атмосферного состава суб-Нептунов, потенциально содержащих метан. В своих выводах, недавно опубликованных в The Astrophysical Journal Letters, исследователи стремились определить атмосферные составы суб-Нептунов, чьи равновесные температуры колеблются примерно между 500-800 Кельвинами (227-527 градусов Цельсия / 441-981 градусов Фаренгейта). В планетарной науке равновесная температура планеты — это теоретическая температура, которую планета имела бы, если бы она нагревалась только от своей звезды.

Для исследования исследователи использовали серию компьютерных моделей для моделирования производства полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в атмосферах экзопланет, поскольку ПАУ находятся внутри и на поверхности сажи, которая действует как губка для ПАУ. Вместе с равновесной температурой команда включила соотношение углерода к кислороду (C/O) и металлические содержания в атмосферах.

В конечном итоге исследователи обнаружили, что верхние атмосферы суб-Нептунов функционируют как массивные двигатели сгорания, называя их "фабриками сажи", которые переносят ПАУ в верхнюю атмосферу, где телескоп Джеймса Уэбба (JWST) потенциально может использовать свои мощные инструменты для их наблюдения. Команда также отмечает, что количество ПАУ достигло пика при 600 K, но уменьшилось как при более высоких, так и при более низких равновесных температурах, а также количество ПАУ варьировалось в зависимости от различных C/O и металлических содержаний.

"Насколько мне известно, это первый случай, когда кто-либо применил химическую инженерию в области исследования экзопланет," сказал доктор Джихюн Ян, постдокторант в Университете Чикаго и ведущий автор исследования. "Я думаю, что это отличный пример, который показывает, почему наличие людей из самых разных областей может помочь нам разгадать эти загадки."

Исследователи обсудили, как несколько экзопланет-суб-Нептунов соответствуют данным из их выводов, причем данные об этих экзопланетах были получены с помощью JWST и космического телескопа Хаббла. Эти экзопланеты включают GJ 436 b (32 световых года), GJ 1214 b (48 световых лет), HD 97658 b (70 световых лет), GJ 3090 b (73 световых года), LP 791-18 c (86 световых лет), TOI-836 c (90 световых лет), GJ 9827 d (97 световых лет), GJ 3470 b (100 световых лет), TOI-674 b (150 световых лет). Исследователи отмечают в своих выводах, что GJ 1214 b имеет наибольшую перспективу для существования атмосферы, производящей сажу, учитывая его равновесную температуру, соотношение C/O и металлическое содержание.

Находясь примерно в 48 световых годах от нас, GJ 1214 b, по оценкам, имеет массу и радиус примерно 6.26 и 2.74 Земли соответственно. Он обращается вокруг своей красной карликовой звезды примерно за 1.58 дня, при этом красные карликовые звезды меньше и холоднее нашего солнца. Учитывая его крайне близкое расстояние к своей звезде, GJ 1214 b находится в приливном захвате, что означает, что одна его сторона всегда обращена к звезде. В результате JWST измерил значительные температурные различия между дневной и ночной сторонами экзопланеты, указывая на то, что GJ 1214 b неэффективно передает тепло в своей атмосфере. Наконец, его равновесная температура составляет примерно 550 K, что попадает в диапазон параметров исследования, а его атмосферный состав имеет высокое металлическое содержание.

Какие новые идеи о "фабриках сажи" экзопланет исследователи смогут получить в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!

Как всегда, продолжайте заниматься наукой и смотрите вверх!