«Джеймс Уэбб» напрямую сфотографировал холодный суперюпитер у солнцеподобной звезды

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» подтвердил существование суперюпитера у звезды Эпсилон Индейца при помощи прямых наблюдений. Это самая старая и холодная экзопланета, которая наблюдалась напрямую и для которой получены прямые измерения температуры. Статья опубликована в Nature.

Прямые наблюдения за экзопланетами позволяют достаточно точно определять их свойства, однако такая методика сложна и ограничена в применении возможностями существующих телескопов. Для подобных наблюдений хорошо подходят крупные экзопланеты на широких орбитах (в этом случае можно эффективно отсечь свет родительской звезды), которые другими методами обнаружить крайне трудно. Это позволяет не только разобраться в эволюционном пути массивных планет, но и понять, как они формируются и ведут себя в молодом возрасте: возраст 25 экзопланет, наблюдавшихся напрямую на сегодняшний день, не превышает пятисот миллионов лет, из них многие моложе ста миллионов лет.

Группа астрономов во главе с Элизабет Мэтьюз (Elisabeth Matthews) из Института астрономии Общества Макса Планка сообщила об обнаружении нового экзогиганта при помощи прямых наблюдений «Джеймса Уэбба». Наблюдения велись за звездой Эпсилон Индейца в среднем инфракрасном диапазоне при помощи инструмента MIRI в коронаграфическом режиме и двух узкополосных фильтров 3 июля 2023 года.

Эпсилон Индейца представляет собой звезду типа K5V с возрастом около 3,7–5,7 миллиарда лет, которая находится в почти двенадцати световых годах от Солнца и обладает массой 0,77 массы Солнца. Звезда обладает компаньоном в виде двойного коричневого карлика, а более ранние наблюдения за ней при помощи метода радиальных скоростей и анализ астрометрических данных показывали, что звезда может обладать крупной экзопланетой на долгопериодической орбите.

Наблюдения «Джеймса Уэбба» выявили точечный источник излучения, блеск которого соответствовал холодному объекту планетарной природы. Объект был признан физически связанным со звездой, а не фоновым источником или телом Солнечной системы, хотя его орбитальные свойства отличаются от предсказанных на основе расчетов.

Модель Eps Ind Ab, подходящая под данные наблюдений, выглядит следующим образом: эффективная температура составляет 280 кельвин, возраст — около 3,5 миллиарда лет, масса — 6,3 или 8,6 массы Юпитера. При этом модели предсказывали, что подобная планета будет порождать излучение на длинах волн 3,5–5 микрометров, однако ранее телескоп VLT этого не обнаружил. Это может быть связано с наличием дополнительного атмосферного поглотителя излучения в виде определенных молекул, либо высотных облаков или дымки. Кроме того, для соответствия данным наблюдений модель экзопланеты должна характеризоваться большой металличностью и соотношением углерода и кислорода, что несколько необычно для суперюпитера, а в ее атмосфере могут протекать неравновесные химические процессы.

Прямые наблюдения за экзогигантами возможны и с наземных телескопов. Например, благодаря обсерватории Кека можно посмотреть на таймлапс вращения экзогигантов вокруг звезды за 12 лет.