Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) сделал еще одну вещь. На этот раз он сфотографировал углекислый газ в атмосфере экзопланеты прямо из системы HR 8799 на расстоянии 0 световых лет. Да, не косвенные домыслы, не модельные расчеты, а реальное «видение».

HR 8799，这个多行星系统，是行星形成研究的明星对象。年轻，才3000万岁，和46亿岁的太阳系相比，还是个婴儿。它的四颗巨行星仍在发热，释放大量红外辐射。这给了科学家前所未有的机会——用JWST的红外视野，去解剖它们的大气。

Ранее ключевым открытием JWST было значение 39, при анализе спектров пропускания WASP-0b,непрямойБыл обнаружен углекислый газ. Но на этот раз он был непосредственно сфотографирован. Это означает, что JWST может не только анализировать спектры далеких планет, но и изучать состав атмосферы экзопланет с помощью методов прямой визуализации. Ученые могут проверить существующие теории формирования планет из другого измерения.

Это открытие также дает убедительные доказательства закономерности формирования планет в системе HR 8799. Есть две теории, одна из которых — это модель аккреции ядра, в которой планеты медленно накапливают ядра из пыли, а затем притягивают газ; Другая модель — это модель нестабильности диска, в которой планеты быстро коллапсируют, как маленькие звезды. Четыре планеты-гиганта HR 0, похоже, следуют по пути первой — их атмосферы содержат более высокие уровни тяжелых элементов (таких как углерод, кислород и железо), чем считалось ранее. По сравнению со звездами, вокруг которых они вращаются, это означает, что они, скорее всего, сформировались в результате аккреции ядра.

Сила JWST заключается в его инфракрасных возможностях и собственном «световом щите», коронографе. Он действует как небольшой козырек, который блокирует свет главной звезды HR 8799, позволяя астрономам заглянуть в тайны четырех планет. Проблема с традиционными телескопами, направленными на экзопланеты, заключается в том, что звезды слишком яркие, а планеты слишком тусклые, что, по сути, похоже на поиск светлячка рядом с интенсивным прожектором. Но JWST, полагаясь на инфракрасное обнаружение и коронограф, смотрит прямо на эти тусклые и далекие миры.

这次研究的目标不止HR 8799，还有另一个系统——51 Eridani，距离我们96光年。它的行星51 Eridani b，也在JWST的红外视野下显现，尤其是在4.1微米波段。这颗行星被认为是太阳系木星的“年轻版”，研究它，就是在看40多亿年前木星可能是什么样。

Ученые были взволнованы, но они были подготовлены. Потому что последние 8799 лет они ждали, когда JWST подтвердит эту возможность. Одной из первоначальных целей телескопа было изучение «атмосферы» внешнего мира — ведь состав атмосферы Земли определяет возможность жизни. И такая система, как HR 0, может таить в себе больше ключей к пониманию формирования Солнечной системы. Откуда взялись Юпитер и Сатурн? Как эти планеты земной группы пережили гравитационное притяжение этих бегемотов? Это открытие вывело эти проблемы на передний план.

Что изменилось с этим достижением JWST?

Во-первых, проверяется применимость модели аккреции ядра. В прошлом научное сообщество обсуждало способ формирования далеких планет-гигантов, и это обнаружение углекислого газа убедительно подтверждает их образование за счет накопления ядра, а не коллапса.

Во-вторых, это доказывает, что JWST может не только «рассуждать», но и непосредственно «наблюдать». В прошлом многие исследования состава атмосферы экзопланет были основаны на анализе спектров пропускания, когда они проходят над своими родительскими звездами. Но на этот раз JWST продемонстрировал, что он может независимо захватывать химический состав атмосферы непосредственно с помощью инфракрасной визуализации. Это открывает совершенно новые возможности для будущих исследований.

В-третьих, привлечь больше внимания к роли планет-гигантов. Модели формирования планет связаны не только с тем, как рождаются планеты, но и с их влиянием на планетную систему в целом. Юпитер и Сатурн играют роль в Солнечной системе как «разрушители» и «защитники» — они, возможно, смели ранние планетарные материалы и позволили Земле сформировать стабильную среду; Он также мог заблокировать разрушительное воздействие кометы в критический момент. В других звездных системах подобные планеты-гиганты могут играть аналогичную роль. Чтобы понять уникальность Земли, мы должны сначала понять, как появились эти «гиганты».

Исследовательская группа уже запрашивает больше времени для наблюдений JWST, чтобы использовать этот метод обнаружения углекислого газа для изучения более далеких экзопланет. Цель ясна – увидеть, следуют ли планеты с длинными орбитами также правилам аккреции ядра. Потому что пока мы знаем только о Солнечной системе, а Солнечная система во всей Вселенной может быть лишь «частным случаем» или «универсальным явлением». Чтобы разобраться в этом, придется посмотреть на другие системы.