Американские астрономы впервые изучили атмосферу газового карлика TOI-421 Ab с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб». Они обнаружили неожиданные данные о составе и эволюции этого малоизученного класса экзопланет. Планета была открыта в 2020 году и находится на расстоянии 244,61 световых лет от Земли. Она вращается вокруг звезды TOI-421 A(BD-14 1137 A, похожей на Солнце. Это отличает её от большинства субнептунов, которые обычно обращаются вокруг красных карликов. У звезды также есть меньшая планета TOI-421 Ac и красный карлик-компаньон TOI-421 B. TOI-421 Ac немного крупнее и массивнее TOI-421 Ab. Его средняя температура составляет 371°C, а год длится 16,067531 дней. Красный карлик TOI-421 B(BD-14 1137B удалён от жёлтого на 2206 а.е., и у него пока не найдены планеты. Возраст системы составляет 10,9 миллиарда лет.
До этого исследования анализ атмосфер субнептунов был затруднён из-за плотных слоёв тумана или облаков, скрывавших спектральные линии. TOI-421 b стала исключением благодаря высокой температуре — 727 °C, которая превышает порог в 577°C, при котором метан под воздействием света не формирует фотохимический смог. Это позволило «Джеймсу Уэббу» получить первый чёткий спектр атмосферы газового карлика.
Анализ выявил наличие водяного пара, следов окиси углерода и диоксида серы, но не обнаружил метана и углекислого газа. Самой неожиданной находкой стал доминирующий водород, что указывает на лёгкую атмосферу. Ранее считалось, что субнептуны имеют плотные оболочки из тяжёлых молекул, поэтому открытие ставит под сомнение текущие модели их формирования.
Учёных также удивило сходство состава атмосферы TOI-421 Ab с химическим профилем её звезды. Это может означать, что планета либо сохранила первичную атмосферу из протопланетного диска, либо потеряла значительную часть тяжёлых элементов из-за высоких температур. Кроме того, орбитальный период TOI-421 Ab составляет всего 5,7 дня, что характерно для «горячих» субнептунов, но необычно для планет у солнцеподобных звёзд.
Открытие поднимает новые вопросы: является ли TOI-421 b частью отдельного подкласса субнептунов, формирующихся вблизи звёзд солнечного типа, или её особенности связаны с уникальными условиями системы? Для ответа астрономы планируют изучить аналогичные экзопланеты с помощью спектрографа NIRSpec телескопа «Джеймс Уэбб».
Результаты показывают, что высокая чувствительность телескопа позволяет преодолеть ограничения предыдущих миссий. Это открывает путь к систематическому изучению атмосфер субнептунов, которые составляют до 40% известных экзопланет. Понимание их эволюции важно для реконструкции процессов формирования планетных систем, включая нашу собственную.
P.S: Некоторые новостные издания зачем-то назвали TOI-421 b «стеклянной планетой». Но она такой не является — а вот [ 189733 Ab] в большей степени является «стеклянной планетой». TOI-421 Ab лишь имеет очень прозрачную атмосферу.