Долгое время метан не находили в атмосферах экзопланет, в отличие от водяного пара, который был обнаружен в атмосферах более чем десяти экзопланет. При этом метан широко распространён в атмосферах газовых гигантов нашей Солнечной системы, таких как Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Открытие принадлежит учёным из NASA и Аризонского государственного университета. WASP-80 b (с температурой около 825 Кельвинов) является «горячим Юпитером» — это означает, что планета схожа с Юпитером размером и массой, но её температура находится где-то между температурой горячих Юпитеров (например, планеты HD 209458 b с температурой 1450 К) и холодных Юпитеров, где температура около 125 К.
WASP-80 b обращается вокруг красного карлика за три дня и находится на расстоянии 163 световых лет от нас в созвездии Орла. Из-за близкого расстояния между планетой и её звездой, а также из-за удалённости обоих объектов от нас, мы не можем увидеть эту планету непосредственно даже с помощью современных телескопов, включая «Джеймс Уэбб». Вместо этого исследователи изучают объединённый свет от звезды и планеты, используя метод транзита (который обычно используется для обнаружения экзопланет) и метод затмения.
Метод транзита позволяет наблюдать систему в тот момент, когда планета проходит перед звездой. В это время атмосферная оболочка планеты освещается звездой вдоль её дневной и ночной границы. В определённых диапазонах, где молекулы в атмосфере планеты поглощают свет, атмосфера становится плотнее и блокирует больше звёздного света, что приводит к более глубокому затемнению по сравнению с другими длинами волн, где атмосфера пропускает свет. Этот метод позволяет учёным определить состав атмосферы планеты посредством определения, какие спектральные линии заблокированы.
Метод затмения, с другой стороны, позволяет наблюдать систему в момент, когда планета проходит за своей звездой. Это вызывает ещё одно небольшое падение в общем графике светимости. Анализ спектров затмения позволяет определить, какие молекулы в атмосфере планеты поглощают свет на определённых длинах волн.
Начальные наблюдения были трансформированы в спектры, которые показывают, как атмосфера планеты взаимодействует с разными длинами волн света. Для интерпретации этих спектров было использовано два типа моделей. Одна модель была гибкой и включала различные комбинации метана, воды и температуры, чтобы определить наилучшее соответствие наблюдаемым данным. Другая модель использовала существующие данные о физике и химии экзопланет, чтобы оценить ожидаемые уровни метана и воды.
Оба типа моделей привели к одному и тому же — обнаружению метана. Чтобы удостовериться в правильности результатов, учёные использовали статистические методы и оценили вероятность случайного обнаружения метана. Результаты превысили золотой стандарт «5 сигма», что означает, что вероятность ложного обнаружения метана очень мала.
Этот результат даёт возможность сравнить планеты Солнечной системы с планетами за её пределами. А «Джеймс Уэбб» позволит получить более полную картину атмосферы WASP-80 b и изучить содержание других веществ, таких как оксид углерода и диоксид углерода.