Астрономи зробили проривне відкриття за допомогою космічного телескопа “James Webb”: вперше підтверджено виявлення газу сірководню в атмосферах трьох масивних екзопланет, які обертаються навколо зірки HR 8799. Ця знахідка надає важливі докази того, як формувалися ці газові на ранніх стадіях свого розвитку – процес, який може пролити світло на формування планет у всьому Всесвіті.
Система HR 8799: Унікальна Лабораторія
HR 8799 – відносно молода зірка, вік якої лише 30 мільйонів років, розташована приблизно за 129 світлових років від нас у сузір’ї Пегаса. На відміну від більшості екзопланет, які виявляються опосередковано, чотири планети, що обертаються навколо HR 8799 (b, c, d і e), безпосередньо видно в потужні телескопи. Ці супер-Юпітери мають масу від п’яти до десяти разів більше за масу Юпітера і обертаються на величезних відстанях від своєї зірки – приблизно в 15 разів далі, ніж Земля від Сонця.
Ця система примітна тим, що є єдиною відомою на даний момент, в якій живе чотири масивні газові гіганти. Це відкриття ставить фундаментальні питання про те, як формуються такі системи, враховуючи, що більшість інших екзопланетних систем, що спостерігаються, мають менше або менших за розміром супутників.
Сірка як Ключовий Показник Формування з Твердих Речовин
Дослідницька група під керівництвом доктора Жан-Батиста Руффіо з Каліфорнійського університету Сан-Дієго використовувала виняткову чутливість телескопа “Webb” для аналізу атмосферного складу планет c, d і e. Ключова знахідка? Присутність газу сірководню (H₂S).
Чому сірка важлива? На відміну від вуглецю чи кисню, які можуть походити як з газу, так і з твердих матеріалів у протопланетному диску, сірка на таких відстанях від зірки мала надійти з твердих речовин. Газоподібна сірка не виживе за таких температур. Це означає, що планети акумулювали сірку у вигляді твердих частинок під час формування.
“Неможливо, щоб ці планети могли акрецувати сірку у вигляді газу”, – пояснив доктор Джері Сюань, постдокторант з UCLA та Caltech.
Команда розробила нові методи аналізу даних, щоб витягти слабкі сигнали зі спостережень “Webb”, враховуючи, що планети приблизно в 10 000 разів тьмяніші за свою зірку.
Універсальні Тенденції у Планетному Складі
Співвідношення сірки до водню, а також вуглецю та кисню значно вище в цих екзопланетах, ніж у самій HR 8799. Це вказує на явну відмінність у складі між планетами та їхньою батьківською зіркою.
Цікаво, що той самий патерн збагачення важкими елементами спостерігається і в Юпітері і Сатурні в нашій Сонячній системі. Це говорить про те, що планети в різних системах можуть формуватися з аналогічною тенденцією накопичення важких елементів приблизно в однакових пропорціях.
“Нелегко пояснити рівномірне збагачення вуглецем, киснем, сіркою та азотом для Юпітера, але той факт, що ми бачимо це в іншій системі, передбачає, що існує щось універсальне у формуванні планет”, – сказав доктор Сюань.
Майбутні Наслідки для Пошуку Землеподібних Планет
Методи, використані у цьому дослідженні – візуальний та спектральний поділ планет від їхніх зірок – матимуть вирішальне значення для майбутніх досліджень екзопланет. Хоча нині вони обмежені газовими гігантами, у міру поліпшення телескопів вчені очікують застосування цих методів для детального вивчення землеподібних планет.
Пошук аналогів Землі залишається довгостроковою метою, при цьому вчені оцінюють, що можуть пройти десятиліття, перш ніж вони отримають спектр землеподібної планети і шукатимуть потенційні біосигнатури в її атмосфері. Проте, ці відкриття є значним кроком до досягнення цієї кінцевої мети.
На закінчення, виявлення сірководню в атмосферах газових гігантів HR 8799 підтверджує, що ці планети сформувалися шляхом акреції твердих матеріалів, додаючи до доказів універсальних закономірностей у формуванні планет, що зростають. Цей прорив надає цінні відомості для майбутніх пошуків екзопланет, наближаючи нас до розуміння різноманітності планетних систем поза нашою власною.
