Год после сенсационного обзора: опубликован обзор последних открытий и новые данные о составе и атмосферах экзопланет

19.05.2025 21:32:00 | iXBT.com

В мае 2025 года, через год после публикации масштабного обзора по экзопланетам малой массы, учёные представили новые данные, углубляющие понимание формирования планетарных систем. Исследование, стартовавшее в 2024-м, актуализировало информацию о суперземлях, мини-нептунах и гибридных классах экзопланет, обнаруженных с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST).

Центральной темой остаётся связь состава планет с их эволюцией: анализ тугоплавких элементов (например, железа, кремния) каменистых экзопланет показывает, что их разнообразие превосходит звёздные аналоги, но статистики всё ещё недостаточно для выявления чётких закономерностей. Это ставит под вопрос гипотезу о «естественном» формировании планет исключительно из протопланетных дисков.

Иллюстрация: Leonardo

Прорывом стали наблюдения за системами с ультракоротким орбитальным периодом, где взаимодействие магматических океанов с атмосферами воспроизводит модели ранних этапов развития Земли.

Параллельно белые карлики, поглощающие обломки разрушенных планет, предоставили уникальные данные: в их атмосферах доминируют кремний (44%), магний (23%), железо (19%) и кислород (14%), что почти идентично составу каменистых тел Солнечной системы. Это подтверждает универсальность процессов минералообразования в галактике.

Современные методы детекции, такие как вариации времени транзита (TTV) и продолжительности транзита (TTD), позволили уточнить массы планет в компактных системах, включая TRAPPIST-1. Спектроскопия в режимах пропускания и отражения, несмотря на помехи от облаков и дымки, выявила в атмосферах экзопланет следы углекислого газа, метана и водяного пара. Однако ключевым достижением JWST стала высокоразрешающая спектроскопия, не требующая транзитов: анализ доплеровских смещений в излучении звёзд позволил определить состав атмосфер удалённых планет.

На иллюстрации представлены экзопланеты с погрешностями измерений массы и радиуса менее 25%, где размер символов отражает массу объекта, а цветовая шкала соответствует температуре. Цвета группируют планеты по ключевым физическим условиям: от ледяных (0–273 K) и потенциально обитаемых зон с жидкой водой (273–373 K) до планет с необратимым парниковым эффектом (373–670 K), горячих объектов без облаков (670–1200 K) и сверхгорячих, где магнитные эффекты либо усиливаются, либо исчезают из-за полной ионизации атмосферы (>1200 K). Для сравнения чёрными символами отмечены планеты Солнечной системы. Визуализация позволяет оценить связь между массой, температурой и процессами, влияющими на формирование и эволюцию атмосфер экзопланет. Источник: Diana Valencia, Amaya Moro-Martin, Johanna Teske / arXiv:2505.09754

Ограничения остаются — активность звёзд искажает данные, а для редких объектов сложно собрать репрезентативные выборки. Тем не менее, учёные делают ставку на масштаб: к 2025 году каталогизировано свыше 5 000 экзопланет, что позволяет выявлять статистические тренды. Следующий шаг — сопоставление их объёмного состава (масса/радиус) с атмосферными характеристиками. Это поможет реконструировать условия формирования не только отдельных систем, но и Солнечной системы, где аналогичные процессы пока остаются гипотетическими.

«Через призму экзопланет мы видим альтернативные сценарии эволюции планет, — отметил астрофизик из команды JWST. — Например, суперземли с плотностью выше земной заставляют пересматривать модели аккреции вещества». К 2026 году ожидается ввод новых инструментов, таких как спектрограф ANDES для Экстремально Большого Телескопа, которые преодолеют текущие ограничения разрешения и откроют эру «химического картирования» экзопланет.

Подробнее