Атмосфера экзопланеты оказалась заполненной металлами
Ученые заглянули в атмосферу планеты WASP-121b, экзопланеты, которая вращается вокруг родительской звезды в 850 световых годах от Земли. Этот газовый гигант был впервые обнаружен в 2015 году. Планета WASP-121b примерно в 1,81 раза больше Юпитера и на 18% превышает его по массе. Экзопланета делает полный оборот вокруг своей звезды за 1,27 земных дня. В 2017 году WASP-121b стала первой экзопланетой, в стратосфере которой была найдена вода.
Теперь астрофизики внимательно изучили атмосферу экзопланеты и обнаружили то, что их удивило. При температуре от 2500°C до 3000°C WASP-121b является одной из самых горячих из известных нам экзопланет. При таких температурах не должны образовывать сложные молекулы, что и подтвердили наблюдения ученых. Зато в атмосфере планеты были обнаружены признаки нескольких металлов.
Когда экзопланета проходит перед звездой, часть света звезды проникает через атмосферу. В зависимости от элементов, присутствующих в атмосфере, некоторые длины волн света поглощаются и усиливаются. Если мы сможем взять полный спектр длин волн, они появятся в виде линий поглощения и излучения. Задачу изучения атмосферы, однако, усложняют слабый сигнал и большое количество шума. Поэтому для наблюдений нужны хорошие инструменты подавления, которые при этом не уничтожат необходимые нам данные.
Сигнал также можно усилить и прояснить, взяв несколько транзитных спектров и суммируя их, поэтому для подобных наблюдений идеально подходят экзопланеты с короткими орбитальными периодами. Чтобы получить сильный спектр для WASP-121b, исследователи использовали три транзита, которые ранее наблюдались с помощью спектрографа HARPS на 3,6-метровом телескопе Европейской южной обсерватории La Silla, и повторно обработали данные.
По результатам анализа в атмосфере экзопланеты был обнаружен интересный металлический коктейль. Были найдены спектральные характеристики ванадия, железа, хрома, кальция, натрия, магния и никеля. И, напротив, титана, о котором сообщалось по результатам более ранних наблюдений, найдено не было. «Все металлы испарились в результате высоких температур, преобладающих на WASP-121b, таким образом гарантируя, что воздух на экзопланете, помимо прочего, состоит из испаренных металлов», — Йенс Хоймейкерс, ведущий автор исследования из университетов Берна и Женевы.
Подобные «горячие Юпитеры» очень интересны для изучения. До сих пор неизвестно, как они оказались так близко к своим звездам, и изучение их атмосфер, возможно, поможет прояснить этот вопрос. Исследователи надеются выяснить, образовались ли эти планеты непосредственно у звезд или мигрировали с более далеких орбит. Эти исследования также помогают разработать инструментарий для исследования планет в поисках инопланетной жизни. То, что ученые используют сегодня для идентификации железа и натрия, может однажды с более чувствительным оборудованием помочь найти молекулы, производимые и используемые живыми организмами, такие как кислород и метан.
«Мы действительно начинаем понимать, что показывают нам данные приборов и то, чем планеты похожи и как отличаются друг от друга. Возможно, точно так же Чарльз Дарвин начал разрабатывать теорию эволюции, охарактеризовав бесчисленные виды животных, так и мы начинаем больше понимать, как были сформированы эти экзопланеты и как они существуют», — заключает Йенс Хоймейкерс.
