Орбитальный телескоп Джеймс Уэбб раскрыл тайны атмосферы экзопланеты WASP-166 b, находящейся в 368 световых годах от Земли. Международная группа астрономов под руководством Эндрю Мэйо из Университета Сан-Франциско провела детальный анализ состава газовой оболочки этого необычного небесного тела. Результаты опубликованы на сервере препринтов arXiv.
WASP-166 b по размерам превышает Землю в семь раз, а по массе – в 32 раза. Она совершает полный оборот вокруг своей звезды за 5,44 дня, находясь на расстоянии всего 0,067 астрономических единиц от нее. Температура на поверхности планеты достигает 1270 кельвинов, что делает ее представителем редкого класса небесных тел, известного как “горячая пустыня Нептуна”.
Родительская звезда WASP-166 относится к спектральному классу F9V и превосходит Солнце по размеру и массе примерно на 20%. Возраст звезды оценивается в 2,1 миллиарда лет, она имеет эффективную температуру 6050 кельвинов и металличность 0,19 dex.
Для изучения атмосферы ученые задействовали два инструмента космического телескопа: спектрограф ближнего инфракрасного диапазона NIRISS и камеру NIRCam. Наблюдения проводились с помощью NIRSpec BOTS G395M/F290LP в диапазоне 2.80−5.17 микрометров и NIRISS SOSS Order-1 в диапазоне 0.85−2.81 микрометров во время прохождения планеты по диску звезды.
Анализ полученных данных показал наличие в атмосфере WASP-166 b значительного количества водяного пара и углекислого газа, которые доминируют в спектре. Кроме того, исследователям удалось обнаружить слабые признаки присутствия аммиака и определить давление облачного слоя.
Основную часть газовой оболочки составляют гелий и водород в соотношении, характерном для первичной солнечной туманности. При этом поиски других соединений, таких как угарный газ, не дали положительных результатов.
Особый интерес представляет соотношение углерода и кислорода, которое составляет 0,282. Этот показатель оказался ниже, чем у материнской звезды (0,41) и значительно меньше солнечного значения (0,55). При этом металличность оболочки достигает очень высокого уровня – 1,57.
По мнению исследователей, наблюдаемый химический состав атмосферы может быть результатом двух процессов. В первом случае планета могла сформироваться путем аккреции планетезималей – постепенного слипания множества мелких космических тел и пылевых частиц в единый объект. Затем под действием высоких температур и давления произошла эрозия ядра: часть вещества из центра планеты поднялась в атмосферу, изменив ее химический состав. Второй возможный сценарий связан с фотоиспарением – процессом, при котором мощное излучение родительской звезды буквально “сдувает” часть атмосферных газов в космическое пространство, что со временем также приводит к изменению химического баланса в оставшейся атмосфере.