Учёные обнаружили планету AF Lep b, которая стала самой маломассивной планетой за пределами Солнечной системы, которую можно было наблюдать напрямую, а её массу можно измерить с помощью астрометрии. Это достижение стало возможным благодаря использованию космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), который позволил изучить атмосферу планеты и получить ценную информацию о её составе и поведении.

AF Lep b, которой всего 23 миллиона лет, является относительно молодым газовым гигантом, что делает её яркой и хорошим объектом для наблюдения. Однако команда исследователей, возглавляемая аспирантами Кайлом Фрэнсоном и Уильямом Балмером, столкнулась с трудностями при наблюдении планеты, поскольку она приближается к своей звезде по орбите, что затрудняет обнаружение.

«AF Lep b находится прямо на внутренней границе обнаружения. Несмотря на свою необычайную чувствительность, JWST меньше наших крупнейших телескопов на земле. И мы ведём наблюдение на более длинных волнах, что приводит к тому, что объекты выглядят более размытыми. Становится трудно отделить один источник от другого, когда они кажутся так близко друг к другу», — пояснил Фрэнсон.

Чтобы наблюдать планету, команда использовала коронограф, который блокирует свет звезды, чтобы можно было увидеть близлежащие объекты. Однако на угловом расстоянии AF Lep b от своей звезды коронограф блокирует более 90% света планеты, что затрудняет наблюдение.

Вверху изображения F200W (слева) и F356W (справа) AF Lep. AF Lep b не восстанавливается надёжно. Внизу левое и среднее изображения показывают полнокадровое изображение F444W AF Lep. Правое изображение показывает новое изображение Keck / NIRC2 L′ AF Lep b. Белой окружностью выделено ожидаемое положение планеты.
Источник: The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad736a

«Принято считать, что JWST более чувствителен к планетам с меньшей массой на широких орбитах, чем наземные установки, но до его запуска не было ясно, будет ли он конкурентоспособен на малых расстояниях. Мы действительно доводим приборы до предела», — сказал Брендан Боулер, астроном из Техасского университета и соавтор исследования.

Чтобы не упустить эту возможность, команда подала заявку на программу Director’s Discretionary Time (и она была одобрена) для важных и срочных наблюдений. Заявки на получение наблюдательного времени на JWST являются конкурентоспособными, тем более под этим специальным обозначением. Это оказалась первая программа Director’s Discretionary Time, которую ведут аспиранты. И это одна из немногих программ в области экзопланет.

Команда стремилась узнать больше об атмосфере AF Lep b из-за редкой возможности прямого наблюдения планет с массой, схожей с массой газовых гигантов в Солнечной системе. Согласно наблюдениям, у экзопланеты очень активная атмосфера, а конвекционные потоки смешивают элементы между нижними и верхними уровнями.

«Мы наблюдали гораздо больше оксида углерода, чем изначально ожидали. Единственный способ доставить газ такого типа в верхние слои атмосферы планеты — это сильные восходящие потоки», — пояснил Балмер.

Хотя исследовать AF Lep b было захватывающе, сама возможность делать подобные наблюдения заслуживает особого внимания, отметили исследователи. «Эти данные были получены на втором году работы JWST. Нам предстоит ещё многое. Речь идёт не только о планетах, о которых мы знаем сейчас, но также о планетах, которые мы вскоре откроем. Это предвещает некоторые из захватывающих работ, которые мы увидим в ближайшие годы», — сказал Боулер.