Космический телескоп James Webb (JWST) известен прежде всего своими открытиями в области атмосфер экзопланет. Однако его возможности на этом не заканчиваются. Благодаря высокой точности измерений и большой собирающей способности, JWST позволяет исследовать динамические процессы, которые раньше были почти недоступны наблюдениям. Речь идёт о том, как экзопланеты движутся, взаимодействуют со своими звёздами и постепенно изменяются со временем.
Почему динамика экзопланет так важна
На сегодняшний день астрономам известно почти шесть тысяч экзопланет. В большинстве случаев мы знаем лишь их массу, размер и период обращения вокруг звезды. Но этого недостаточно, чтобы понять их внутреннее строение, историю формирования и дальнейшую судьбу.
Динамические эффекты — такие как приливные силы, деформация формы планет, замедление вращения, наличие колец или спутников — дают гораздо более глубокую информацию. Именно здесь JWST становится уникальным инструментом.
Преимущества телескопа James Webb
Главное преимущество JWST — это его огромное зеркало площадью около 25 м², что значительно превосходит возможности телескопов предыдущего поколения. Благодаря этому телескоп фиксирует мельчайшие изменения яркости звёзд с точностью, близкой к фундаментальному пределу, обусловленному шумом фотонов.
Кроме того, JWST находится далеко от Земли, в стабильной и тёмной среде, что позволяет проводить длительные непрерывные наблюдения. Это особенно важно для изучения транзитов экзопланет — моментов, когда планета проходит перед своей звездой.
Приливное разрушение орбит
Один из ключевых процессов, доступных для наблюдения с помощью JWST, — это приливное сокращение орбиты. У планет, находящихся очень близко к своей звезде, возникают мощные гравитационные взаимодействия. Эти силы постепенно отбирают энергию у орбиты, из-за чего планета медленно спирально приближается к звезде.
В некоторых системах этот процесс можно заметить напрямую: время между транзитами становится всё короче. Для одной из известных экзопланет уже зафиксировано сокращение орбитального периода на десятки миллисекунд в год, что означает её гибель в астрономически короткие сроки.
Деформация формы планет
Приливные силы могут не только менять орбиты, но и искажать форму планет. Вместо идеального шара планета приобретает вытянутую, «сплюснутую» форму. Это искажение влияет на форму кривой блеска во время транзита.
JWST способен зафиксировать такие тонкие эффекты, что открывает возможность измерять внутреннюю структуру планет, поскольку степень деформации зависит от плотности и состава их недр.
Приливный нагрев и «раздувание» планет
Если деформация планеты меняется со временем — например, из-за вытянутой орбиты или несинхронного вращения — внутри неё возникает трение. Оно приводит к внутреннему нагреву, который может быть сравним или даже превышать энергию, получаемую от звезды.
Этот процесс способен «раздувать» планету, увеличивая её радиус в несколько раз по сравнению с нормальным состоянием. Особенно заметно это у планет с небольшой гравитацией, таких как суб-Нептуны. JWST позволяет выявлять такие случаи и отличать приливной нагрев от других причин увеличенного размера.
Влияние вращения, колец и спутников
Высокая точность фотометрии JWST даёт шанс обнаружить и другие эффекты:
- Сплюснутость из-за вращения, которая указывает на скорость вращения планеты;
- Планетные кольца, способные изменять форму транзита;
- Спутники экзопланет, существование которых пока остаётся гипотезой.
Хотя такие наблюдения крайне сложны, именно JWST впервые делает их реалистичными.
Почему это шаг вперёд для астрономии
Изучение динамики экзопланет с помощью JWST позволяет перейти от простого описания к пониманию физической природы планет. Мы начинаем видеть не только где находится планета, но и как она живёт, стареет и взаимодействует со своей звездой.
В ближайшие годы такие наблюдения помогут уточнить модели формирования планетных систем и, возможно, обнаружить совершенно новые типы миров.
Источники:
Статья создана по материалам работы https://arxiv.org/pdf/2512.11972v1
