Бета Живописца — звезда примерно в 63 световых годах от Земли. У нее две особенности: во-первых, это одна из немногих экзопланетных систем, у которой удалось получить прямые изображения планет и, во-вторых, вокруг звезды был обнаружен протопланетный диск, который остался от формировавшейся (и, видимо, формирующейся) планетной системы.
В диске заметны «щели» и неровности — это намекало, что там могут быть и другие планеты, помимо уже известных Beta Pic b и Beta Pic c. Третью планету в итоге нашли почти случайно.
«Джеймс Уэбб» проводил съемку окрестностей звезды бета Живописца с помощью спектрографа NIRSpec в режиме интегрального поля (IFU) — это означает, что для участка неба размерами 3×3 угловые секунды высококачественный спектр строился для каждой точки изображения, для каждого пикселя. Тут следует иметь в виду, что родительская звезда очень яркая — в сотни тысяч раз ярче своих планет. Чтобы выявить слабые источники в ее окрестностях, из спектра каждой точки изображения спектр звезды вычитался, и далее рассматривались только те участки спектра, где находились сильные линии угарного газа и водяного пара. В горячей фотосфере звезды Бета Живописца угарного газа и водяного пара нет, зато они есть в атмосферах планет-гигантов. Фактически, задача выглядела так: «найти на изображении источники света, в спектре которых есть линии поглощения угарного газа и водяного пара».
Ученые ожидали увидеть только один такой источник — уже известную планету-гигант бета Живописца b. Но нашли два: планету b и планету d.
Ученые заметили рядом со звездой Бета Живописца слабый источник со следами угарного газа и водяного пара. Но такой же спектр бывает у далеких коричневых карликов — поэтому нужно было проверить, действительно ли объект связан со звездой. Для этого систему наблюдали еще раз спустя четыре месяца. Оказалось, что объект находится примерно на том же расстоянии от нас и движется вместе со звездой — его положение относительно нее не изменилось, а скорости совпали. Вероятность того, что это случайный далекий объект, очень мала — всего 1 к 10 миллионам. Значит, это действительно планета, которая вращается вокруг Беты Живописца.
Параметры новой планеты удалось уточнить благодаря наблюдениям на большом телескопе VLT. Чтобы разглядеть слабый объект рядом с яркой звездой, ученые использовали специальную технику, которая приглушает свет звезды и помогает увидеть то, что находится поблизости. Планету d нашли на старых инфракрасных снимках — их делали в 2014, 2019, 2020 и 2023 годах. Эти архивные фото подтвердили, что планета действительно относится к системе Беты Живописца.
После совместного анализа всех полученных данных складывается следующая картина: орбита планеты d лежит примерно в той же плоскости, что и орбиты планет b и c, но является внешней по отношению к ним. Большая полуось орбиты оценивается в 26,0 +2,2/-6,1 а.е., эксцентриситет не превышает 0,44, орбитальный период достигает 91 +18/-27 года. Масса планеты оценивается в 2,4 ± 0,6 масс Юпитера, радиус — в 1,26 ± 0,03 радиусов Юпитера, эффективная температура — в 600 +45/-60 кельвинов. На сегодняшний день это самая прохладная планета из доступных наземным инструментам, хотя «Джеймс Уэбб» может вести прямую съемку и планет-гигантов комнатной температуры (250−300 К).
В атмосфере планеты d, помимо угарного газа и водяного пара, присутствуют метан и углекислый газ. Дальнейшие наблюдения помогут уточнить ее массу и орбитальные параметры.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что ученые разгадали 40-летнюю загадку объекта, возвышающегося над Млечным Путем.