Вверху и в центре: F200W (слева) и F356W (справа). Изображение А.Ф. Лепа. AF Lep b не восстанавливается надежно (>5σ) ни в фильтре, ни в эпоху. Каждое изображение свернуто с помощью фильтра Гаусса со стандартным отклонением 1 пиксель. Кружками указано ожидаемое положение AF Lep b в каждую эпоху. В этот прогноз включено несовпадение коронографической маски и звезды-хозяина для каждого набора данных. Внизу: на левой и средней панелях показаны полнокадровые кадры F444W, снятые AF Lep для каждого эпизода. На больших расстояниях на этом изображении не видно никаких значительных точечных источников. Артефакт к северо-востоку от звезды на изображении, сделанном в октябре 2023 года, представляет собой артефакт космических лучей, которого нет на изображении, сделанном в январе 2024 года. На правой панели показано наше новое изображение Keck/NIRC2 L' AF Lep b. Чтобы сгладить попиксельный шум, изображение свертывается с помощью фильтра Гаусса со стандартным отклонением 1,5 пикселя. Круг отмечает ожидаемое положение планеты. AF Lep b восстанавливается при отношении S/N 6,6σ. Изображение предоставлено: The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad736a
Планета AF Lep b – это мир, полный новинок. В 2023 году это была наименее массивная планета за пределами нашей Солнечной системы, массу которой можно было непосредственно наблюдать и измерить астрометрически. Это метод, который отображает тонкие движения родительской звезды на протяжении многих лет, чтобы получить представление о вращающихся по орбите спутниках, включая планеты.
Теперь AF Lep b — это планета с наименьшей массой и наименьшим угловым расстоянием (то есть насколько близко она находится к своей родительской звезде, если смотреть с Земли), наблюдаемая непосредственно космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST). Результаты были недавно опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.
AF Lep b, возраст которой составляет 23 миллиона лет, является относительно молодым газовым гигантом. (Для сравнения, Юпитеру 4,6 миллиарда лет.) Это делает его ярким и, следовательно, отличным кандидатом для наблюдения. Однако команде, стремящейся узнать больше о планете, возглавляемой аспирантами Кайлом Фрэнсоном из Техасского университета в Остине и Уильямом Балмером из Университета Джона Хопкинса, пришлось бежать со временем, чтобы покорить ее. Это потому, что ее орбита приближается к родной звезде. Чем ближе он подходит, тем труднее становится его наблюдать.
«AF Lep b находится прямо на внутренней границе заметности. Несмотря на чрезвычайную чувствительность, JWST меньше наших крупнейших телескопов на Земле», — объяснил Фрэнсон. «И мы наблюдаем на более длинных волнах, из-за чего объекты выглядят более размытыми. Становится трудно отличить один источник от другого, когда они кажутся так близко друг к другу».
Кроме того, JWST использует коронограф для наблюдения за планетами вблизи своих звезд. Это инструмент, который блокирует свет звезды, чтобы можно было увидеть близлежащие объекты. Когда AF Lep b отделяется под углом от своей звезды, коронограф блокирует более 90% света планеты. Чем ближе планета подходит к своей звезде, тем больше света блокируется.
«Распространено мнение, что JWST более чувствителен к планетам с меньшей массой на широких орбитах, чем к наземным объектам, но до его запуска не было ясно, будет ли он конкурентоспособен на небольших расстояниях», — сказал Брендан Боулер, астроном из UT. и соавтор исследования. «Здесь мы действительно доводим инструменты до предела».
AF Lep b совершает оборот вокруг своей звезды примерно за 25 лет. Теоретически астрономы могли бы сделать снимок на другой стороне звезды, когда она снова станет видимой, но может пройти более десяти лет, прежде чем это станет возможным.
Чтобы не упустить эту возможность, команда запросила и получила отпуск у режиссера. Это время на телескопе, отведенное для критически важных, чувствительных ко времени наблюдений. Предложения о получении времени наблюдения в JWST конкурентоспособны, тем более в рамках этой конкретной награды.
«Это первая программа произвольного рабочего времени директора, проводимая аспирантами», — сказал Боулер. «И это одна из немногих экзопланет».
«Особенно то, что два аспиранта могут воспользоваться всеми этими невероятными технологическими инновациями», — добавил Лоран Пуэйо, астроном Научного института космического телескопа и соавтор статьи.
Команда стремилась узнать больше об атмосфере AF Lep b, потому что непосредственные наблюдения планет с массой, похожей на газовые гиганты в нашей Солнечной системе, необычны. Судя по их наблюдениям, у него очень активная атмосфера с конвекционными потоками, смешивающими элементы между ее нижними и верхними уровнями.
«Мы наблюдали гораздо больше угарного газа, чем первоначально ожидали», — объяснил Балмер. «Единственный способ транспортировки газа этого типа в верхние слои атмосферы планеты — это сильные восходящие потоки».
Хотя узнать больше об AF Lep b интересно, особенно примечательна возможность проводить такие наблюдения.
«По большому счету, эти данные были собраны в течение второго года работы JWST. Впереди еще много чего», — сказал Боулер. «Речь идет не только о планетах, которые мы знаем сейчас. Речь также идет о планетах, которые мы скоро откроем. Это предварительный просмотр некоторых интересных работ, которые мы увидим в ближайшие годы».
Информация от: Техасским университетом в Остине.
