Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил экзотические соляные облака на загадочной «Розовой планете»

Художественная иллюстрация «Розовой планеты» (GJ 504 b) на орбите вокруг своей звезды. Астрономы полагают, что объект имеет розовый цвет из-за своего почтенного возраста (от 2,5 до 4 миллиардов лет) и низкой температуры. Credit: NASA/Goddard Space Flight Center

Астрономы под руководством Северо-Западного университета (США) обнаружили необычную особенность у знаменитой «Розовой планеты» — её небо заполнено облаками из соли.

Более десяти лет этот древний мир, известный своим розоватым свечением, оставался одной из главных загадок астрономии. Являясь одним из самых холодных компаньонов планетарной массы, когда-либо полученных методом прямой съёмки, он настолько тускл, что учёным с трудом удавалось анализировать его свет с Земли. Теперь наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) выявили атмосферу, наполненную экзотической химией и облаками, непохожими на всё, что наблюдалось ранее.

Результаты предоставляют одни из первых прямых доказательств того, что соляные облака могут существовать в атмосфере холодного планетарного объекта, подтверждая предсказание, сделанное учёными более 15 лет назад. Исследование также подчёркивает способность JWST изучать чрезвычайно холодные и тусклые миры, недоступные для наземных обсерваторий.

Исследование было опубликовано 18 июня в The Astronomical Journal.

«Розовая планета — самый холодный компаньон, когда-либо обнаруженный с помощью наземных инструментов, — говорит Аниш Бабурадж из Северо-Западного университета, возглавлявший исследование. — Многие команды по всему миру проводили последующие наблюдения, чтобы изучить её свет, но он был слишком слабым для наземных приборов. Это сделало её идеальной целью для JWST. Когда мы наконец получили её спектр, он сразу показался интересным. Но как только мы начали глубже изучать данные, то поняли, что это не похоже ни на что из того, что мы анализировали раньше».

Впервые открытая в 2013 году, «Розовая планета», официально известная как GJ 504 b, вращается вокруг звезды, похожей на Солнце, на расстоянии около 57 световых лет от Земли. Несмотря на прозвище, исследователи не уверены, что это на самом деле планета. С массой, примерно в 25 раз превышающей массу Юпитера, GJ 504 b находится на границе между планетами-гигантами и коричневыми карликами. Из-за этой неоднозначности астрономы классифицируют её как «компаньон планетарной массы» — объект с массой, подобной планетарной, вращающийся вокруг звезды.

Её низкая температура добавляет интриги. У большинства экзопланет, полученных методом прямой съёмки, температура составляет от 500 до 1100 градусов Цельсия. Для сравнения, GJ 504 b имеет температуру всего около 290 градусов Цельсия, что сопоставимо с температурой внутри хлебопекарной печи. Новое исследование оценивает возраст GJ 504 b в диапазоне от 2,5 до 4 миллиардов лет.

Для изучения объекта Бабурадж и его коллеги использовали JWST для сбора его слабого света. Затем они применили передовые методы обработки, чтобы убрать блики от гораздо более яркой звезды. Этот подход позволил команде получить спектр компаньона, который разделяет свет на составляющие цвета. Наблюдения выявили атмосферу, содержащую водяной пар, метан, углекислый газ, аммиак и другие молекулы.

Когда исследователи попытались воссоздать атмосферу с помощью компьютерных моделей, они столкнулись с проблемой: наблюдения можно было сопоставить только с условиями, которые не казались физически реалистичными. Решение появилось, когда команда добавила в модели облака. Результаты показывают, что соляные облака скрывают более глубокие слои атмосферы и влияют на свет, который в конечном итоге достигает JWST.

«Мы провели симуляции с облаками, и результаты совпали с тем, что мы знаем о холодных планетах, — объясняет Бабурадж. — Мы попробовали три разных типа облаков, и соляные облака подошли лучше всего. Когда мы учли соляные облака, они подавили сигнатуру молекул, скрытых глубже в атмосфере компаньона. Тогда результаты стали физически возможными».

Спектр также указывает на то, что GJ 504 b может содержать необычно большое количество тяжёлых элементов. Тем не менее, остаются вопросы о том, как сформировался объект. Текущие данные свидетельствуют о том, что он мог возникнуть либо в результате процессов, создающих планеты, либо в результате процессов, формирующих маленькие звёзды.

Бабурадж считает, что методы, разработанные для этого исследования, могут помочь учёным изучать другие холодные и тусклые планетарные объекты. «Это первый случай, когда мы обнаружили, что соляные облака имеют решающее значение для объяснения спектра объекта, — говорит он. — Это хорошее напоминание о том, что нужно учитывать облака в наших моделях».