В атмосфере экзопланеты не нашли рэлеевского рассеяния
Астрономы выяснили, что в атмосфере горячего юпитера WASP-79b не наблюдается рэлеевского рассеяния света звезды. Это явление необычно и пока не имеет объяснения, которое, по словам ученых, должен найти будущий космический телескоп «Джеймс Уэбб». Препринт работы опубликован на портале arXiv.org. Экзопланеты типа горячих юпитеров представляют собой газовые гиганты с массами в диапазоне от 0,36 до 11,8 масс Юпитера (верхней границей считается отметка в 13,6 масс Юпитера, в этом случае тело считается коричневым карликом), которые обладают достаточно короткими орбитальными периодами (от одного до сотни земных дней).
Они расположены близко к своим звездам, что позволяет легко обнаружить их при помощи методов радиальных скоростей или транзитов. Из-за близости к звездам атмосферы горячих юпитеров нагреваются до больших температур, кроме того, на них может отсутствовать понятие дня и ночи из-за ситуации приливного захвата. Интерес с научной точки зрения подобные тела представляют из-за сложной атмосферной динамики и разнообразных химических процессов.
Исследования атмосфер горячих юпитеров показали, что многие из них содержат облака или дымку. Частицы аэрозолей оказывают существенное влияние на спектроскопические исследования таких экзопланет в ближнем инфракрасном или оптическом диапазоне, так как вызывают рэлеевское рассеяние (благодаря которому земное небо кажется синим) или рассеяние Ми света родительской звезды. Из-за этого трудно понять, какие химические элементы содержатся в более глубоких слоях атмосферы (это могут быть натрий, калий или водяной пар).
WASP-79b была открыта в 2012 году в системе звезды спектрального класса F, которая в полтора раза больше Солнца и в 1,38 раз массивнее его. Звезда находится на расстоянии 780 световых лет от Земли в созвездии Эридана. Экзопланета совершает один оборот вокруг звезды за 3,6 земных дней по необычной полярной орбите, имеет массу 0,9 массы Юпитера и радиус 1,7–2,1 радиуса Юпитера. Ее равновесная температура составляет 1800 кельвинов, внешние слои этого горячего юпитера расширены из-за мощных потоков излучения от светила.
Группа астрономов во главе с Кристиной Сотзен (Kristin Sotzen) из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса опубликовала результаты наблюдений за WASP-79b на длинах волн от 0,6 до 5 микрометров при помощи космических телескопов «Хаббл» и «Спитцер», а также одного из наземных 6,5-метровых Магеллановых телескопов. Использовался метод трансмиссионной спектроскопии, который заключается в том, что во время события транзита экзопланеты по диску звезды, часть ее света проходит сквозь атмосферу и поглощается различными химическими элементами, что отражается в спектрах пропускания и позволяет понять состав атмосферы.
Выяснилось, что в атмосфере экзопланеты не наблюдается рэлеевского рассеяния света звезды, ее непрозрачность не возрастает с изменением длины волны, на которой ведутся наблюдения. Для наблюдателя на WASP-79b небо казалось бы желтоватым. Данные наблюдений позволяют утверждать о наличии водяного пара в атмосфере экзопланеты и получить верхние пределы на содержание гидрида железа (FeH), CO и CO2, следы натрия и оксида ванадия обнаружены не были. Все эти свойства WASP-79b позволили сделать ее одной из основных первичных целей для будущего космического телескопа «Джеймс Уэбб», который будет изучать ее на протяжении 42 часов в четырех различных наблюдательных режимах, что позволит получить более детальные спектры пропускания, выявить облачные слои в атмосфере и точнее определить ее состав.
