С момента начала научной работы космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST) открыл учёным множество чудес Вселенной. Однако обнаружить экзолуну — спутник, обращающийся вокруг планеты в другой звёздной системе, — ему до сих пор не удалось. Эти объекты пока остаются теоретическими, хотя предполагалось, что телескоп найдёт их в изобилии. Как выясняется, причина кроется в шумах аппаратуры или самой звезды, сообщает Universe Today.
Новая работа астронома Дэвида Киппинга из Колумбийского университета, выложенная в виде препринта на arXiv, показывает, что JWST всё же способен находить экзолуны. Для этого, вероятно, нужно лишь многократно наблюдать одно и то же место. Чтобы доказать это, Киппинг проанализировал данные JWST о планете LP 890-9 c. Эта экзопланета вращается вокруг ультрахолодного красного карлика на расстоянии около 105 световых лет от нас.
Период обращения планеты составляет 8,46 дня, поэтому она находится очень близко к своей звезде, но теоретически попадает в зону обитаемости этого чрезвычайно холодного светила. Дополнительным преимуществом стало то, как часто и долго JWST наблюдал за ней: Киппинг смог проанализировать данные двенадцати разных транзитов. Прежние попытки поиска экзолун опирались лишь на один транзит — например, телескоп следил за газовым гигантом Kepler-167 e в надежде заметить небольшой спутник на его орбите.
Однако «красный шум» сбивал компьютерные модели, анализирующие данные, и не позволял обнаружить луну меньше Земли. Такой шум возникает из-за медленных блуждающих изменений в детекторе — при его нагреве, небольшом смещении наведения или даже из-за пятен на поверхности самой звезды. По словам Киппинга, ключ кроется в усреднении: экзолуны подчиняются законам физики и должны находиться в определённом месте в определённое время, а сбои аппаратуры и солнечные пятна не повторяются одинаково при разных транзитах. Со временем эти помехи сглаживаются, оставляя чистый вид звёздного света.
Даже один из двенадцати транзитов LP 890-9 c страдал от заметного «красного шума», но при объединении его данных всего с одним «чистым» транзитом чувствительность к обнаружению экзолуны значительно выросла. Правда, в этом конкретном случае результат всё равно оказался нулевым: авторы с уверенностью 95% подтвердили, что вокруг LP 890-9 c нет лун крупнее 0,1 радиуса Земли. Это означает отсутствие аналогов Ио, Европы или даже Энцелада, но это самое чувствительное на сегодняшний день исследование лун за пределами Солнечной системы.
Киппинг, что примечательно, и не рассчитывал на успех. LP 890-9 c обращается на расстоянии 0,04 астрономической единицы от своей звезды — меньше десятой части расстояния между Солнцем и Меркурием. Гравитационные приливы от светила там крайне сильны: за миллиарды лет они либо отрывают луну и выбрасывают её в открытый космос, либо притягивают внутрь, превращая в кольца. Проще говоря, спутник у LP 890-9 c долго не прожил бы. Планету выбрали для доказательства концепции, а не для реального поиска первой экзолуны: работа показала, что у JWST нет «порога шума», мешающего находить сравнительно небольшие луны, как считали многие астрономы. Телескоп вполне способен обнаруживать спутники размером с нашу Луну, если наблюдать несколько транзитов, однако время на JWST — один из самых ценных ресурсов в астрономии, и для первого в истории обнаружения экзолуны понадобится больше наблюдений.