JWST обнаружил аммиак в атмосфере гигантской экзопланеты у тусклого красного карлика
Космический телескоп James Webb (JWST) с помощью инструмента NIRSpec/PRISM провёл наблюдения транзита экзопланеты TOI-6894b. Объект находится на орбите тусклого красного карлика позднего M-типа и является единственной известной гигантской планетой у подобной звезды. Температура планеты составляет около 420 кельвинов.
По данным исследования, опубликованного на сервере препринтов arXiv, спектр планеты почти не содержит звёздных помех, что позволило детально изучить её атмосферу. В ней доминируют метан (CH4) и продукт фотохимии — сероуглерод (CS2). Впервые в истории наблюдений экзопланет аммиак (NH3) виден визуально, хотя ранее его следы находили лишь косвенно. Также обнаружены пары воды и углекислый газ.
Для интерпретации данных учёные улучшили существующие модели фотохимических реакций и провели расчёты радиационно-конвективных фотохимических моделей с разным содержанием металлов. Сравнение показало, что спектр лучше всего описывается моделью с металличностью в 3–10 раз выше солнечной. Это говорит о том, что атмосфера планеты обогащена тяжёлыми элементами.
Полуавтоматический retrieval-анализ, который подгоняет профили температур и химического состава к данным, показал, что отношения углерода к кислороду (C/O), азота к кислороду (N/O) и серы к кислороду (S/O) в целом соответствуют солнечным значениям. Дополнительный расчёт по одномерной модели подтвердил металличность на уровне 0,46 ± 0,08 от солнечной и C/O = 0,69 ± 0,06.
Примечательно, что атмосферная металличность, относительное содержание элементов и общая доля металлов в планете оказались удивительно похожи на показатели Юпитера, Сатурна и других газовых гигантов в нашей системе. Это важно, так как TOI-6894b обращается вокруг звезды с чрезвычайно низкой массой, что ставит вопросы о формировании и эволюции таких объектов.
Результаты демонстрируют возможности JWST для изучения химии атмосфер умеренно тёплых экзопланет и открывают новые перспективы в поиске биомаркеров за пределами Солнечной системы.
