4.5K
Исследование, объединяющее наблюдения космических телескопов «Hubble» и «Spitzer», показало, что далекая планета HAT-P-26b имеет примитивную атмосферу, в основном состоящую из водорода и гелия. Расположенная примерно в 437 световых годах от нас экзопланета вращается вокруг звезды вдвое старше Солнца.
Новая работа – одно из самых подробных исследований на сегодняшней день о «горячем Нептуне», или о планете размером с Нептун на близкой к звезде орбите. Ученые установили, что атмосфера HAT-P-26b относительно «безоблачна» и имеет сильную подпись воды, хотя и не является водным миром. Исследование будет представлено в журнале Science 12 мая 2017 года.
Открытие атмосферы такого состава на HAT-P-26b имеет важные последствия для понимания зарождения и эволюции планетных систем. Изученная экзопланета в отличие от Нептуна и Урана (планет в Солнечной системе, схожих по массе с HAT-P-26b), образовалась либо близко к своей звезде, либо мигрировала к ней в ходе развития планетной системы.
«Астрономы только начали исследовать атмосферы далеких планет с массой Нептуна и почти сразу нашли пример, который идет вразрез с тенденцией в нашей Солнечной системе. Такой неожиданный результат – это именно то, почему я действительно люблю исследовать атмосферы далеких миров», — говорит Ханна Уэйкфорд, ведущий автор исследования из Центра космических полетов NASA им. Годдарда, Мэриленд.
Транзит, транзит и еще раз транзит
Для изучения атмосферы HAT-P-26b исследователи провели наблюдения планеты, когда она проходила перед своей звездой. Во время транзита часть света звезды «фильтруется» через атмосферу планеты. Изучая, как изменяется звездный свет в результате этой фильтрации, ученые могут идти в обратном направлении, чтобы выяснить химический состав атмосферы. В данном случае команда объединила данные наблюдений четырех транзитов с помощью «Hubble» и двух с помощью «Spitzer».
Поскольку исследование обеспечило точное измерение воды, ученые смогли использовать эти данные для оценки металличности HAT-P-26b. Астрономы вычисляют металличность, то есть насколько планета богата элементами тяжелее водорода и гелия, так как она дает им представление о ее формировании.
Металличность наших гигантов
Для сравнения планет по их металличности ученые используют Солнце в качестве точки отсчета. Юпитер имеет металличность примерно в 2-5 раз большую, чем у Солнца. Сатурн в 10 раз больше. Относительно низкие значения означают, что два газовых гиганта почти полностью состоят из водорода и гелия.
Ледяные гиганты Нептун и Уран меньше газовых гигантов, но богаче более тяжелыми элементами, с металличностью примерно в 100 раз превышающей солнечную. Таким образом, для четырех внешних планет в нашей Солнечной системе тенденция состоит в том, что у больших планет металличность ниже.
Причиной этому ученые называют то, что Нептун и Уран формировались на окраине огромного диска пыли, газа и обломков, который вращался вокруг незрелого Солнца. Они подвергались бомбардировке множества обледеневших обломков, которые были богаты более тяжелыми элементами. Юпитер и Сатурн, сформировавшиеся в более теплой части диска, пережили значительно меньшее количество столкновений.
Две планеты за пределами Солнечной системы также соответствуют этой тенденции. Одна из них HAT-P-11b – планета, схожая по массе с Нептуном. Другая – WASP-43b, газовый гигант в два раза массивнее Юпитера.
Неожиданный итог
Но команда Ханны Уэйкфорд обнаружила, что HAT-P-26b опровергает данную закономерность. Она определила, что ее металличность всего лишь в 4,8 раза больше, чем у Солнца, что намного ближе к значению для Юпитера, чем для Нептуна.
«Наше исследование показывает, что атмосферы экзопланет гораздо более разнообразны, чем мы ожидали. Это дает нам представление о том, что планеты могут формироваться и эволюционировать иначе, нежели в нашей Солнечной системе», – заключил Дэвид К. Синг, соавтор исследования из Эксетерского университета (Англия).