Ученые нашли метан в атмосфере экзопланеты WASP-80 b. Это соединение является одним из главных компонентов живой материи, однако до сих пор его достаточно редко приходилось встречать на телах, не вращающихся вокруг Солнца. Обнаружить метан астрономам помог космический телескоп James Webb.

Космический телескоп James Webb провел спектроскопические исследования планеты WASP-80 b, когда она проходила перед и позади своей звезды. Благодаря этому в ее атмосфере обнаружили водяной пар и метан. И то, и другое считается  биомаркерами, то есть веществами, которые свидетельствуют о возможности существования жизни.

Однако водяной пар наблюдался за пределами Солнечной системы уже не впервые, а вот метан на экзопланетах все еще можно считать сенсацией. Эта молекула в достаточном количестве присутствует в составе Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, а на газовых гигантах, вращающихся вокруг других звезд, она до сих пор как-то скрывалась от исследователей.

При температуре поверхности около 825 градусов Кельвина WASP-80 b является теплым юпитером. Это газовые гиганты, очень похожие на те, что существуют в нашей Солнечной системе. Однако условия на них являются промежуточными между горячими юпитерами, где температура может превышать значения, при которых плавится большинство металлов, и мирами, где замерзает не только вода, но и некоторые газы.

Красный карлик, вокруг которого вращается WASP-80 b, находится на расстоянии 163 св. лет от нас в созвездии Орла. Один оборот вокруг него экзопланета совершает всего за 3 дня. Из-за этого отделить свет самой звезды от того, что прошло сквозь атмосферу планеты, не может даже такой современный телескоп, как James Webb.

Поэтому ученые изучают комбинированное излучение от всей системы. Для этого они используют метод транзитов и метод затмений. Первый заключается в наблюдении за планетой, когда она проходит перед звездой, если смотреть с нашей стороны, а второй — когда за ней.

Во время транзита основная информация поступает от лучей света звезды, которые проходят сквозь атмосферу в тонкой полосе на границе дня и ночи. Благодаря им ученые узнают параметры атмосферы и ее химический состав.

Во время затмений информацию получают преимущественно в те короткие периоды времени, когда освещенная звездой поверхность планеты еще не скрылась от нас. В это время можно измерить и тот свет, который падает на поверхность WASP-80 b, и тот, который излучается ею. Благодаря тому, что планета значительно холоднее звезды, их все же удается различить.

Разница того света, который падает на поверхность WASP-80 b, и того, что поступает от нее, составляет тепловое излучение объектов на поверхности. Оно, среди прочего, также имеет свой спектр. Воду и метан нашли с помощью и первого, и второго методов.

 DOI: 10.1038/s41586-023-06687-0. www.nature.com/articles/s41586-023-06687-0