JWST - Космический телескоп имени Джеймса Уэбба

[vika vorobyeva]

JWST обнаружил экзопланету вокруг пульсара, атмосфера которого полностью состоит из углерода.

Ответ 1777 на предыдущей странице
И нет, атмосфера планеты не состоит из углерода, она в основном состоит из гелия, а углерода там около 1%. Планета из углерода не была бы газовым гигантом.

[Goodricke]

Обнаружены "шестиконечная звезда" и темные пятна в атмосфере Сатурна

Астрономы впервые изучили атмосферу Сатурна при помощи орбитального телескопа "Джеймс Уэбб" во время одной из вспышек полярных сияний, что помогло им обнаружить сложные структуры в верхних и нижних слоях его газовых оболочек, в том числе своеобразную "шестиконечную звезду" и набор из связанных друг с другом темных пятен.

Астрономы совершили это открытие проведении первых в истории длительных наблюдений за Сатурном при помощи инфракрасных камер телескопа "Джеймс Уэбб". Он направлен в сторону северного полюса планеты на протяжении десяти часов, в ходе которых атмосфера Сатурна была "подсвечена" вспышкой полярного сияния. Это помогло ученым детально изучить ее структуру и проследить за тем, как она менялась с течением времени.

В верхних слоях стратосферы Сатурна, расположенных на 500 км глубже этих "бусин", планетологи обнаружили еще одну загадочную темную структуру, похожую по форме на шестиконечную звезду, у которой отсутствовали два из шести лучей. Пока у астрономов нет объяснений тому, как возникли и те, и другие аномалии, однако при этом они предполагают, что они связаны друг с другом и процессами в еще более глубоких слоях атмосферы планеты-гиганта.
В частности, астрономы отмечают, что эти структуры могут быть связаны с другой необычной особенностью Сатурна - шестиугольным "вечным" ураганом диаметром в 30 тыс. км, который вращается вокруг северного полюса планеты-гиганта как минимум несколько десятков лет. Он расположен еще глубже, чем обнаруженная "Джеймсом Уэббом" шестиконечная звезда и набор из "бусин", что говорит о наличии еще большего числа связей между процессами во внешних и глубинных слоях атмосферы Сатурна, подытожили ученые.

https://nauka.tass.ru/nauka/25104569
https://www.europlanet.org/epsc-dps2025-jwst-reveals-dark-beads-and-lopsided-star-patterns-in-saturns-atmosphere/
https://www.eurekalert.org/news-releases/1098998

https://www.youtube.com/watch?v=BiUUsT-N4wg&t=14s

[Dayan]

В статье, вышедшей сегодня в Архиве, уточнены параметры системы TOI-561.
Architecture of TOI-561 planetary system

Система TOI-561 была открыта в 2020 году, и с тех пор несколько раз рассматривалась в более поздних исследованиях. В ней известно 5 планет – 4 транзитные и одна нетранзитная, открытая с помощью метода лучевых скоростей.
Размеры и массы планет после предыдущего анализа изменились не сильно, но у двух внешних планет значительно уточнены эфемериды. У планеты TOI-561 e ранее был известен только один транзит (в секторе 8 ), а период определён только из лучевых скоростей. В новой статье получены два новых транзита – один TESS в секторе 45, и второй с помощью CHEOPS.
Был использован тот же набор лучевых скоростей, что и в статье 2022 года, но метод определения параметров несколько поменялся.

Сегодня система выглядит так.
TOI-561 – это бедная металлами древняя звезда толстого диска Галактики (спектральный класс G9 V, возраст ~ 11.0 млрд лет). Имеет массу ~ 0.806 M⊙, радиус ~ 0.843 R⊙, Teff ≈ 5372 K, светимость ~ 0.533 солнечной.

Планеты:
b – суперземля, обращающаяся по круговой орбите с периодом 0.4466 суток и большой полуосью ~ 0.0106 а.е. При радиусе 1.397 ± 0.027 R⊕ имеет массу 2.02 ± 0.23 M⊕, что даёт среднюю плотность ~ 4.09 г/см³. Инсоляция на планете превышает земную аж в ~ 4709 раз, что при нулевом альбедо приводит к равновесной температуре 2319 ± 34 K.
На диаграмме "Масса – Радиус" находится выше линии 100% силикатов, что говорит о присутствии заметной оболочки, к примеру, из воды и/или соединений углерода с долей меньше 1% полной массы.

c – мининептун, обращающийся по орбите с периодом 10.7788 суток и большой полуосью ~ 0.0889 а.е. (e ~ 0.023). При радиусе 2.865 ± 0.041 R⊕ имеет массу 5.93 ± 0.67 M⊕, что даёт среднюю плотность ~ 1.39 г/см³. Инсоляция на планете превышает земную в ~ 67.5 раз, что приводит к равновесной температуре 802 ± 12 K.

d – нептун, обращающийся по орбите с периодом 25.7127 суток и большой полуосью ~ 0.1587 а.е. (e ~ 0.111). При радиусе 2.615 ± 0.059 R⊕ имеет массу 13.33 ± 0.98 M⊕, что даёт среднюю плотность ~ 4.11 г/см³. Инсоляция на планете превышает земную в ~ 21.2 раза, что приводит к равновесной температуре 600 ± 9 K.

e – нептун, обращающийся по орбите с периодом 77.1440 суток и большой полуосью ~ 0.3300 а.е. (e ~ 0.074). При радиусе 2.517 ± 0.045 R⊕ имеет массу 12.4 ± 1.4 M⊕, что даёт среднюю плотность ~ 4.29 г/см³. Инсоляция на планете превышает земную в ~ 4.9 раза, что приводит к равновесной температуре 416 ± 6 K.

f – нептун, обращающийся по орбите с периодом 433 ⁺²⁰₋₁₈ суток и большой полуосью ~ 1.043 а.е. (e ~ 0.083). Его минимальная масса 19.1 ± 2.7 M⊕. Инсоляция на планете сравнима с марсианской, и составляет ~ 0.49 земной, что приводит к равновесной температуре 234 ± 5 K.

В сегодняшней статье представлены результаты исследования эмиссионного спектра суперземли TOI-561 b, обращающейся по ультракороткопериодической орбите.
A Thick Volatile Atmosphere on the Ultra-Hot Super-Earth TOI-561 b

Наблюдения проводились с помощью инструмента NIRSpec JWST в диапазоне длин волн 3–5 мкм в течение чуть более трёх оборотов планеты вокруг родительской звезды, и охватили 4 вторичных затмения. В случае отсутствия атмосферы ожидаемая температура дневной стороны составила бы ~ 2950 K, однако наблюдаемая яркостная температура по разным моделям составляет 1740–2150 (± 70–80) K – она даже ниже равновесной температуры ~ 2320 K для нулевого альбедо и равномерного распределения тепла! Это означает, что планета окружена плотной атмосферой/оболочкой из летучих веществ, которая максимально эффективно охлаждает дневную сторону планеты. Этот результат прекрасно согласуется с низкой средней плотностью планеты, которая была установлена в ходе предыдущих исследований. И это несмотря на большую древность (около 11 млрд лет) планеты, обращающейся у звезды толстого диска Галактики!

Подобные результаты ставят под сомнение строгость концепции космической береговой линии, которая утверждает о том, что небольшие планеты с чрезвычайно высокой инсоляцией должны быть полностью высушенными мирами. Но также результат исследования подтверждает прогнозы о том, что магматические океаны планетарного масштаба могут удерживать значительные запасы летучих веществ исключительно длительное время.

На прикреплённой картинке показано положение TOI-561 b на диаграмме "Инсоляция – Вторая космическая скорость" с теоретической космической береговой линией. Рассматриваемая суперземля лежит далеко над космической береговой линией.

[Foma]

однако наблюдаемая яркостная температура по разным моделям составляет 1740–2150 (± 70–80) K – она даже ниже равновесной температуры ~ 2320 K для нулевого альбедо и равномерного распределения тепла! Это означает, что планета окружена плотной атмосферой/оболочкой из летучих веществ, которая максимально эффективно охлаждает дневную сторону планеты.

Это означает, что конкретно на 3-5 мкм тепловое излучение поверхности не может выйти наружу и мы регистрируем температуру верхних слоев атмосферы или облаков. Та же история с нашей Венерой, в диапазоне 6-14 мкм регистрируемая яркостная температура планеты меняется сложным образом с 250 до 210 К (см картинки тут), что конечно не имеет никакого отношения к поверхности и ее эффективному охлаждению. Но во всяком случае мы теперь знаем, что у TOI-561b есть развитая атмосфера, скорее всего с облаками и пополняемая из лавового океана - настоящее раздолье для кремниевых форм жизни

[Dayan]

Это означает, что конкретно на 3-5 мкм тепловое излучение поверхности не может выйти наружу и мы регистрируем температуру верхних слоев атмосферы или облаков. Та же история с нашей Венерой, в диапазоне 6-14 мкм регистрируемая яркостная температура планеты меняется сложным образом с 250 до 210 К (см картинки тут), что конечно не имеет никакого отношения к поверхности и ее эффективному охлаждению.

Да знаю, и именно поэтому я нигде не упоминаю слово "поверхность". Речь шла о видимой для JWST в данном конкретном диапазоне "фотосфере" планеты, и её охлаждении (этот термин используют и сами авторы). Температура "поверхности", которая в случае достаточно мощной оболочки даже в отсутствие облаков из космоса может быть не видна, превышает 3000–3500 K, а большое давление вместе с высокой температурой приводят к высокому уровню смешиваемости летучих веществ в магматическом океане, за счёт чего он и является банком для этих летучих веществ. Поверхность Венеры тоже не охлаждена, а наоборот, из-за парникового эффекта сильно перегрета. А там где облака существует мощное непрерывное глобальное течение атмосферы, которое и снижает общую яркостную температуру.

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архиве появилась интересная статья о наблюдениях горячего нептуна LTT 9779 b на NIRSpec/JWST: https://arxiv.org/pdf/2510.04863

Напомню, что LTT 9779 b – планета из пустыни горячих нептунов радиусом 4.7 радиусов Земли, массой 29 масс Земли, с орбитальным периодом 19 часов. Ранее ее наблюдали на "Спитцере", наблюдали на ChEOPS и нашли, что ее альбедо в видимых лучах достигает 0.73 ± 0.11, что сравнимо с альбедо Венеры. По всей видимости, планета окутана яркими силикатными облаками. Наблюдения на JWST/NIRISS в диапазоне 0.6-2.8 мкм показали плоский трансмиссионный спектр, что говорило об обогащенности атмосферы тяжелыми газами и/или плотной высотной дымке. Также была обнаружена асимметрия между утренним и вечерним терминаторами – над утренним терминатором облака были плотнее, а альбедо выше, чем над вечерним (что как бы неудивительно).
И вот теперь товарищи решили пронаблюдать LTT 9779 b в более длинных лучах, надеясь, что удастся заглянуть глубже в атмосферу. Они вели непрерывные наблюдения на NIRSpec в течение почти суток, захватив два вторичных минимума, один транзит и полную фазовую кривую между ними, в диапазоне 2.8-5.2 мкм. В этом диапазоне доминирует собственное тепловое излучение планеты над отраженным светом звезды.
В результате были обнаружены сильные полосы углекислого и угарного газов, а также водяного пара. Метана обнаружено не было. Отношение C/O близко к 1, что согласуется с предыдущими оценками, дававшими C/O = 0.93. Содержание тяжелых элементов как минимум в 500 раз превышает солнечное.
Наблюдения полной фазовой кривой позволили сравнить содержание различных примесей в зависимости от времени суток (точнее, от наблюдаемой стороны планеты, планета конечно приливно захвачена). Там много интересного. Например, водяной пар виден в спектре горячего дневного полушария, но не виден в спектре ночного. По всей видимости, на ночной стороне его скрывают конденсирующиеся там силикатные облака. Углекислый газ хорошо заметен везде. На дневной стороне может быть много угарного газа (до 10%!), но его содержание плохо определено, его может быть и 0.1%. На западном терминаторе (~300° долготы), и только там, в спектре появляется заметная полоса сернистого газа – по всей видимости, продукт фотохимии над дневным полушарием.
Температуру дневного полушария оценили в 2252 ± 19 К, температуру ночного – в 1109 ± 25 К, альбедо Бонда – в 0.29 ± 0.03, облака находятся на уровне ~0.4 бар.
Разницу между геометрическим альбедо (~0.50 в среднем по дневному полушарию) и альбедо Бонда (~0.3) авторы объясняют backscattering (что бы это ни означало).
Измеренная скорость зональных ветров низкая, около 100 м/с. (На горячих юпитерах бывает и 1-2 км/с.)

[petrovich1964]

Снимки телескопа Джеймс Уэбб научились делать четче: представлен софт, исправляющий врожденный дефект детектора
https://www.ixbt.com/live/science/snimki-teleskopa-dzheyms-uebb-nauchilis-delat-chetche-predstavlen-soft-ispravlyayuschiy-vrozhdennyy-defekt-detektora.html

https://arxiv.org/pdf/2510.10924
https://arxiv.org/pdf/2510.09806

[DELVIG]

На этом снимке, сделанном космическим телескопом «Джеймс Уэбб»запечатлена NGC 6537 — туманность Красный Паук. С помощью своей камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) «Джеймс Уэбб» смог обнаружить  детали этой живописной планетарной туманности на фоне тысяч звёзд.
a/aQJBjnMQeHz-qnPr

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архиве интересная статья о трансмиссионной спектроскопии субсатурна с температурным режимом Венеры TOI-199 b: https://arxiv.org/pdf/2511.15835

Напомню, что TOI-199 b – легкий газовый гигант массой 0.17 ± 0.02 масс Юпитера и радиусом 0.810 ± 0.005 радиусов Юпитера, вращающийся с орбитальным периодом 104.85 суток вокруг солнцеподобной G9-звезды, его эффективная температура оценивается в 352 К.

Авторы пронаблюдали единственный транзит TOI-199 b, произошедший 23 декабря 2024 года, с помощью спектрографа NIRSpec. Наблюдения прошли не без приключений (насколько я поняла, источник, по которому наводили телескоп, во время наблюдений уехал из поля зрения спектрографа, что привело к зашумленности спектра и погрешностям, в 4-5 раз превышающим номинальные). Тем не менее, спектр они получили, хоть и худшего качества, чем могло быть в идеальном случае.
В итоге был достоверно обнаружен метан и, возможно, аммиак. Логарифм доли метана оценили в -2.46 ^+0.85/_-1.15, это соответствует отношению C/H = 13 ⁺⁷⁸/_-12 относительно солнечного значения. Ни углекислоты, ни угарного газа не обнаружено, что ограничивает обогащенность тяжелыми элементами < 50 (в другом месте сказано, что даже 10-кратная обогащенность маловероятна). Хотя в спектре есть пик вблизи 3.5 мкм, соответствующий полосе аммиака, авторы не смогли определить его количество, получен только очень мягкий верхний предел (логарифм доли аммиака < -1.78, т.е. его меньше, чем 1.7%). Возможно также, что за эту особенность спектра отвечает циановодород.
Пока даже неясно, есть ли в атмосфере TOI-199 b дымка – модель с дымкой только в несколько раз более вероятна, чем модель без дымки (Байесов фактор 2.29 в пользу дымки, но для уверенных утверждений нужен Байесов фактор 5 и выше).
Короче, нужны новые наблюдения TOI-199 b, и они уже запланированы.

[DELVIG]

На этом снимке, сделанном JWST, показаны две взаимодействующие галактики. NGC 4490 расположена в левой части изображения, в то время как NGC 4485 имеющая белый светящийся оттенок видна в правом верхнем углу поля. Обе галактики соединены ярким красным потоком, который тянется от верхнего левого края изображения через центр нижнего и заканчивается справа под галактикой NGC 4485. В концентрированных областях красного потока видны области ярко-синего ионизированного газа.
Это изображение было получено с использованием данных камеры Уэбба в ближнем инфракрасном диапазоне (NIRCam) и прибора в среднем инфракрасном диапазоне (MIRI), а также единственного узкополосного фильтра Hubble (657N).
Запечатлев историю NGC 4490 и NGC 4485,  космический телескоп раскрыл новые детали взаимодействия карликовых галактик, дав нам представление о том, как растут и эволюционируют небольшие галактики на ближних и дальних рубежах.

https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2025/12/Webb_observes_a_dance_of_dwarf_galaxies

[DELVIG]

Космический телескоп НАСА "Джеймс Уэбб" обнаружил сверхновую, которая взорвалась, когда Вселенной было всего 730 миллионов лет, — это самое раннее обнаружение такого рода на сегодняшний день. Четкие снимки в ближнем инфракрасном диапазоне, сделанные телескопом "Уэбб", также позволили астрономам определить местонахождение тусклой галактики-хозяина сверхновой.
Телескоп провел эти краткие наблюдения 1 июля в поддержку международной группы телескопов, которые в середине марта зафиксировали сверхъяркую вспышку света, наблюдаемую как гамма-всплеск.
Четкие снимки в ближнем инфракрасном диапазоне, сделанные телескопом "Уэбб", также позволили астрономам определить местонахождение тусклой галактики-хозяйки сверхновой.

https://science.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-identifies-earliest-supernova-to-date-shows-host-galaxy/

[LeMay]

Комментарий модератора

Последние сообщения отправлены в раздел Астрономия для всех.

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архив выложили статью о трансмиссионной спектроскопии умеренно нагретого мини-нептуна LP 791-18 с: https://arxiv.org/pdf/2512.10876

Напомню, что LP 791-18 с – мини-нептун массой 7.1 ± 0.7 масс Земли и радиусом 2.44 ± 0.10 радиусов Земли (средняя плотность ~2.69 г/куб.см), вращающийся вокруг тусклого красного карлика LP 791-18 (TOI-736) спектрального класса M6V с орбитальным периодом 4.99 суток. Эффективная температура планеты – 324 К (в предположении альбедо, равного 0.3).

Авторы пронаблюдали единственный транзит LP 791-18 с, случившийся 17 июня 2023 года, с помощью NIRSpec PRISM. Они получили трансмиссионный спектр планеты в диапазоне 0.7-5.2 мкм. В спектре обнаружен метан с достоверностью 4.47 сигма и не обнаружен углекислый газ. Отношение CH₄/CO₂ > 12. Также в спектре сильные признаки высотной дымки, которая обнаружена с достоверностью 5.36 сигма. Дымка непрозрачна на коротких волнах (короче 2 мкм) и становится более прозрачной к длинным волнам (5 мкм).
По всей видимости, в атмосфере планеты преобладает водород, хотя она обогащена тяжелыми элементами в 250-400 раз относительно солнечного значения. Водяного пара не обнаружено, возможно, из-за маскирующего влияния дымки.
Трансмиссионный спектр LP 791-18 с сильно отличается от спектров других умеренно нагретых мини-нептунов, таких как K2-18 b и TOI-270 d. И это при том, что его эффективная температура является промежуточной между эффективными температурами K2-18 b и TOI-270 d (255 К и 384 К, соответственно)! Скорее всего, мини-нептуны отличаются друг от друга химическим составом – одни могут иметь чистую безоблачную атмосферу, а у других атмосфера затянута дымкой, у одних отношение C/O высокое, у других низкое. По всей видимости, LP 791-18 с бедна кислородом (и водой). Фотохимическое разрушение метана должно приводить в образованию толинов, как в атмосфере Титана. Альтернативные источники дымки – фотохимичеcкое разложение сероводорода с образованием элементарной серы S₈ и возможно серной кислоты. Но гипотеза о толинах, конечно, наиболее правдоподобная.
Авторы призывают провести наблюдения транзитов LP 791-18 с на MIRI, чтобы продлить трансмиссионный спектр до 12 мкм, чтобы определить состав дымки и возможно характерный размер частиц.

[DELVIG]

С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), международная команда учёных нашла первое убедительное доказательство существования в ранней Вселенной «звёзд-монстров», масса которых в 1000–10 000 раз превышала массу нашего Солнца.
Прорыв стал возможен благодаря изучению химических сигнатур в галактике GS 3073. Исследователи обнаружили экстремальный дисбаланс азота и кислорода, который невозможно объяснить ни одним известным типом звёзд. Соотношение азота к кислороду в галактике составляет 0,46 – значительно выше, чем может обеспечить любая известная звезда или звёздный взрыв.
Был обнаружен специфический механизм создания огромных количеств азота: эти гигантские звёзды сжигают гелий в ядре, производя углерод, который просачивается в окружающую оболочку с горящим водородом. Углерод соединяется с водородом, создавая азот через CNO-цикл, а конвекционные потоки распределяют азот по всей звезде. В конечном счёте этот богатый азотом материал выбрасывается в космос, обогащая окружающий газ.

https://www.eurekalert.org/news-releases/110918

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архиве вышла статья о трансмиссионной спектроскопии мини-нептуна TOI-732 c: https://arxiv.org/pdf/2512.15844

По последним данным, масса TOI-732 c оценивается в 8.0 ± 0.5 масс Земли, радиус – в 2.4 ± 0.1 радиусов Земли. Планета вращается вокруг красного карлика спектрального класса M4V LTT 3780 (TOI-732) по орбите с периодом 12.25 суток, его эффективная температура равна 353 К при альбедо 0 и 305 К при альбедо 0.5.

Авторы пронаблюдали три транзита TOI-732 c с помощью NIRISS, NIPSpec и MIRI, получив в итоге трансмиссионный спектр в диапазоне 0.9-12 мкм. В спектре обнаружены полосы метана и одного или двух дополнительных поглотителя. Углекислоты, водяного пара, угарного газа не обнаружено, но верхние пределы на их количество мягкие и по сути почти ничего не ограничивают. По всей видимости, атмосфера TOI-732 c преимущественно водородно-гелиевая, в ней около 1% метана и присутствуют сложные органические молекулы, которые пока не удается идентифицировать. Авторы нашли, что в качестве дополнительных поглотителей могут выступать 29 молекул, из которых лучше всего подходят изобутилен и пентен, но вообще кого только нет, вплоть до диэтилсульфида. Логарифм содержания этой сложной органики оценивается в -6...-4 (т.е. от 10^-6 до 10^-4 объемных долей).

Температура на терминаторе на уровне давления 10 миллибар составляет 310 ± 60 К. С высокой долей вероятности атмосфера затянута высотной дымкой, верхняя граница которой находится на уровне 1-10 миллибар (в разных вариантах моделей этот уровень разный, но разброс примерно такой). Облаками покрыто 60 ± 10% просвечиваемой области (т.е. атмосферы вблизи терминатора).
Из значимых верхних пределов – логарифм объемной доли аммиака меньше -4.13. Для сравнения, логарифм объемной доли водяного пара меньше -1.63 (т.е. водяного пара меньше 2.3%). Возможно, вода конденсируется в тропопаузе, в холодной ловушке.

В общем, вопросов получилось больше, чем ответов. Чтобы идентифицировать сложно-органические поглотители в атмосфере TOI-732 c, нужны новые наблюдения на MIRI.

[Shandrik]

С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), международная команда учёных нашла первое убедительное доказательство существования в ранней Вселенной «звёзд-монстров», масса которых в 1000–10 000 раз превышала массу нашего Солнца.

Хренасе! Это ж сколько они - сто лет живут?

[Маковец]

Исследователи обнаружили экстремальный дисбаланс азота и кислорода, который невозможно объяснить ни одним известным типом звёзд.

убедительное доказательство существования в ранней Вселенной «звёзд-монстров», масса которых в 1000–10 000 раз превышала массу нашего Солнца.

 Звезды такой массы - это мыльные пузыри. Удержать вещество они не в состоянии. Меньше размер - переход к гипотетическим дырам.

Так что убедительного ничего нет. Косвенные улики. К рассмотрению не обязательны.
 
 Убедительным является то что  - таких звезд наблюдениями не обнаружено.

[DELVIG]

Хренасе! Это ж сколько они - сто лет живут?

По космическим меркам эти гипотетические звёзды должны жить весьма недолго - ок. 250 тысяч лет.  Исследователи прогнозируют, что JWST обнаружит больше галактик с аналогичным избытком азота по мере продолжения исследования ранней Вселенной. Каждое новое открытие укрепляло бы аргументы в пользу этих сверхмассивных первых звёзд.