Ученые обнаружили экзопланету с многослойной атмосферой

0
459 views
Экзопланета WASP-189b
Представление художника о WASP-189b, экзопланете, вращающейся вокруг звезды HD 133112, которая является одной из самых горячих звезд. © Бибиана Принот

Международная команда, включающая исследователей из Бернского и Женевского университетов, а также Национального центра компетенций в области исследований (NCCR) PlanetS, очень подробно проанализировала атмосферу одной из самых экстремальных известных экзопланет. Результаты этой горячей, похожей на Юпитер планеты, которая впервые была охарактеризована с помощью космического телескопа CHEOPS, могут помочь астрономам понять сложности многих других экзопланет, включая планеты, подобные Земле.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, международная группа исследователей во главе с Лундским университетом впервые показала, что атмосфера одной из самых экстремальных известных планет также может иметь такие же отчетливые слои, хотя и с очень разными характеристики.

Экзопланета WASP-189b
Представление художника о WASP-189b, экзопланете, вращающейся вокруг звезды HD 133112, которая является одной из самых горячих звезд.
© Бибиана Принот

Экзотический коктейль для атмосферы

WASP-189b — планета за пределами нашей Солнечной системы, расположенная в 322 световых годах от Земли. Обширные наблюдения с помощью космического телескопа CHEOPS в 2020 году показали, среди прочего, что планета находится в 20 раз ближе к своей родительской звезде, чем Земля к Солнцу, и имеет дневную температуру 3200 градусов по Цельсию. Более поздние исследования с помощью спектрографа HARPS в обсерватории Ла Силья в Чили впервые позволили исследователям поближе изучить атмосферу этой юпитероподобной планеты.

«Мы измерили свет, исходящий от звезды-хозяина планеты и проходящий через атмосферу планеты. Газы в его атмосфере поглощают часть звездного света, подобно озону, поглощающему часть солнечного света в атмосфере Земли, и тем самым оставляют свой характерный «отпечаток пальца». С помощью HARPS мы смогли идентифицировать соответствующие вещества», — объясняет ведущий автор исследования и докторант Лундского университета Бибиана Принот.

По словам исследователей, газы, которые оставили свои отпечатки в атмосфере WASP-189b, включали железо, хром, ванадий, магний и марганец.

«Озоновый слой» на невероятно горячей планете?

Одно особенно интересное вещество, которое обнаружила команда, — это газ, содержащий титан: оксид титана. Хотя оксида титана на Земле очень мало, он может играть важную роль в атмосфере WASP-189b, подобно озону в атмосфере Земли.

«Оксид титана поглощает коротковолновое излучение, такое как ультрафиолетовое. Таким образом, его обнаружение может указывать на слой в атмосфере WASP-189b, который взаимодействует со звездным излучением аналогично тому, как озоновый слой взаимодействует с Землей», — объясняет соавтор исследования Кевин Хенг, профессор астрофизики Бернского университета и член NCCR PlanetS.

Действительно, исследователи нашли намеки на такой слой и другие слои на сверхгорячей планете, похожей на Юпитер.

«В ходе нашего анализа мы увидели, что «отпечатки пальцев» различных газов немного изменились по сравнению с нашими ожиданиями. Мы полагаем, что эти изменения могли быть вызваны сильным ветром и другими процессами. А поскольку отпечатки разных газов изменились по-разному, мы думаем, что это указывает на то, что они существуют в разных слоях — подобно тому, как отпечатки водяного пара и озона на Земле кажутся по-разному измененными на расстоянии, потому что они в основном возникают в разные слои атмосферы», — объясняет Принот.

Эти результаты могут изменить то, как астрономы исследуют экзопланеты.

Другой взгляд на экзопланеты

«В прошлом астрономы часто предполагали, что атмосферы экзопланет существуют как однородный слой, и пытались понять это как таковое. Но наши результаты показывают, что даже атмосферы сильно облученных газовых планет-гигантов имеют сложную трехмерную структуру», — отмечает соавтор исследования и доцент Лундского университета Йенс Хоймейкерс.

«Мы убеждены, что для полного понимания этих и других типов планет, в том числе более похожих на Землю, нам необходимо оценить трехмерную природу их атмосфер. Это требует инноваций в методах анализа данных, компьютерного моделирования и фундаментальной теории атмосферы», — заключает Кевин Хенг.

Недавно ученые обнаружили мощный загадочный объект в нашей галактике