Космическое «Жди меня»: в созвездии Пегаса нашлись братья-близнецы Юпитера и Сатурна

Международная группа астрономов достигла важной вехи в изучении далёких миров. При помощи космического телескопа имени Джеймса Уэбба им впервые удалось получить прямые снимки, подтверждающие наличие углекислого газа в атмосфере планет за пределами Солнечной системы.

В центре внимания оказалась планетная система HR 8799, находящаяся в созвездии Пегаса на расстоянии 130 световых лет от нашей планеты. Специалисты Университета Джонса Хопкинса провели детальный анализ четырёх массивных небесных тел, обращающихся вокруг родительской звезды.

По астрономическим меркам эта структура совсем молода – её возраст составляет около 30 миллионов лет, что несравнимо с возрастом нашего космического окружения, которому уже 4,6 миллиарда лет. Планеты HR 8799 до сих пор не остыли после бурного периода своего рождения и интенсивно излучают тепло в инфракрасном спектре.

Наблюдения проводились в особом диапазоне электромагнитного излучения – между 3 и 5 микрометрами. Именно эти длины волн позволяют астрономам точно определять химический состав планетных атмосфер, что и было главной задачей. Анализ полученных данных показал, что в газовых оболочках небесных тел присутствует гораздо больше железа, углерода, кислорода и других тяжёлых элементов, чем считалось ранее.

Помимо системы HR 8799 команда изучала экзопланету, вращающуюся вокруг звезды 51 Эридана. Этот космический объект находится на расстоянии 96 световых лет и совершает полный оборот по орбите, удалённой от своего светила на 11 миллиардов миль. Впервые в истории астрофизики исследователи смогли запечатлеть небесное тело на длине волны 4,1 микрометра.

Успех работы был обеспечен уникальными техническими возможностями телескопа. Ключевую роль сыграли коронографы – специальные устройства, действующие по принципу искусственного затмения. Они блокируют ослепляющее излучение звёзд, благодаря чему можно без труда различить тусклый свет окружающих их планет.

Обнаруженные в атмосферах планет системы HR 8799 соединения свидетельствуют об определённом пути их формирования. По всей видимости, небесные тела образовались подобно Юпитеру и Сатурну: сначала возникло твёрдое ядро, постепенно притягивавшее газ из протопланетного диска – области пыли и газа вокруг молодой звезды.

В астрофизике существуют две конкурирующие теории возникновения планет-гигантов. Согласно первой, они постепенно формируются из твёрдого ядра, накапливая вокруг себя газ. По второй модели, массивные космические тела образуются намного быстрее – в результате гравитационного коллапса, когда вещество в остывающем звёздном диске резко сжимается под действием собственной тяжести. Выяснение преобладающего механизма стало возможным благодаря новым наблюдениям.

Ранее подобные исследования считались практически невозможными. Далёкие планеты излучают в тысячи раз меньше света, чем их родительские светила, и до последнего времени сфотографировать напрямую можно было лишь единичные объекты. Характерный пример: когда в 2022 году астрономы впервые обнаружили углекислый газ в атмосфере экзопланеты WASP-39 b, им пришлось использовать косвенные методы – они фиксировали изменения в излучении звезды при прохождении небесного тела на её фоне.

Передовые технологии также позволяют точнее классифицировать различные небесные тела. Особенно это важно для изучения коричневых карликов – загадочных космических тел, занимающих промежуточное положение в иерархии космоса. Их масса слишком велика для обычной планеты, но недостаточна, чтобы в их недрах запустились термоядерные реакции, свойственные звёздам.

Понимание природы близнецов Юпитера и Сатурна выходит далеко за рамки астрономической классификации. Своим мощным гравитационным воздействием они способны радикально менять судьбу соседних объектов. Иногда они выступают в роли естественного барьера, отклоняющего потенциально опасные астероиды и кометы. В других ситуациях их влияние может дестабилизировать орбиты ближайших планет, кардинально меняя структуру всей звёздной системы.

Последние достижения приближают науку к разгадке одной из главных тайн мироздания – поиску внеземной жизни. Способность анализировать химический состав атмосфер открывает путь к обнаружению биомаркеров – специфических веществ, присутствие которых может свидетельствовать о существовании живых организмов в других уголках Вселенной.