Международная группа астрономов при помощи Большого Канарского телескопа впервые обнаружила оксид алюминия в атмосфере экзопланеты WASP-33b типа ультрагорячий юпитер. Результаты наблюдений позволят точнее моделировать атмосферы экзопланет и больше узнать об их происхождении и эволюции. Статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.
Горячие юпитеры — газовые экзопланеты с размерами, подобными Юпитеру, но с более короткими орбитальными периодами, чем у него. Из-за близости к звезде их удобно регистрировать методом радиальных скоростей или транзитным методом. Такие экзопланеты обладают атмосферами с необычным составом и сложной динамикой атмосферных процессов, вызванных приливным захватом и мощными потоками излучения от звезды. Считается, что некоторые из этих объектов, имеющие равновесные температуры более 2500 Кельвинов (ультрагорячие юпитеры), похожи на красные карлики М-типа, в атмосфере которых присутствуют молекулы оксидов металлов, в том числе и тугоплавких, таких как оксиды титана или ванадия. Наличие подобных соединений может привести к температурной инверсии в атмосфере экзопланеты, которая будет свободна от облаков. Ранее астрономы уже смогли подтвердить существование оксида титана в атмосфере горячих юпитеров WASP-19b и WASP-121b, однако необходимы новые данные для более детальной проверки текущих моделей атмосфер подобных объектов.
Ультрагорячий юпитер WASP-33b находится в системе переменной звезды типа Дельты Щита, которая расположена на расстоянии 378 световых лет от Земли в созвездии Андромеды. Она совершает полный оборот вокруг своей звезды всего за 29 часов. Яркостная температура внешних слоев планеты на ее дневной стороне оценивается в 3398 градусов Кельвина, ее масса равна 2,1 масс Юпитера, а радиус — 1,6 радиуса Юпитера. Орбита планеты почти перпендикулярна экваториальной плоскости звезды. В 2015 году наблюдения космического телескопа «Хаббл» выявили у этой экзопланеты наличие стратосферы.
Астрономы при помощи спектрографа OSIRIS, установленном на Большом Канарском телескопе, пронаблюдали два события транзита планеты по диску звезды и получили широкополосные спектры пропускания. Когда планета оказывается между земным наблюдателем и диском звезды, часть света звезды проходит сквозь атмосферу и поглощается различными химическими элементами, что отражается в спектрах и позволяет понять химический состав атмосферы. Затем спектры сравнивались с результатами моделирования, которое учитывало пульсации звезды, наличие различных химических элементов и соединений и влияние земной атмосферы.
В итоге исследователи пришли к выводу, что лучше всего полученные данные объясняются наличием оксида алюминия в атмосфере экзопланеты, причем в атмосфере WASP-33b его содержится гораздо больше, чем предсказывали модели. При этом не было найдено существенных доказательств наличия других химических соединений, однако были получены оценки верхних границ содержания оксидов титана и ванадия. Астрономы планируют продолжить наблюдения как при помощи наземных телескопов, так и при помощи космического телескопа «Хаббл», чтобы более полно охарактеризовать состав и структуру атмосферы этой экзопланеты, что, в свою очередь, позволит проверить теоретические модели строения атмосфер горячих юпитеров.
