Обнаружена экзопланета, на которой идёт силикатный снег

Какие только удивительные экзопланеты не находили астрономы. Однако планета, впервые описанная в 2005 году, пожалуй, способна переплюнуть всех "соперниц". В её горячей атмосфере идут дожди из силиката магния, минерала, который обычно находят в земной коре.

Объект под названием HD 189733b был найден командой Франсуа Буши (François Bouchy), работающим в Астрофизической лаборатории Марселя (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille) и Обсерватории Верхнего Прованса (Observatoire de Haute-Provence).

Со временем учёные определили, что экзопланета является горячим юпитером. Масса объекта — около 1,13 Юпитера, а объём в шесть раз больше нашего газового гиганта.

Расположена HD 189733b на расстоянии 63 световых лет от Земли в созвездии Лисички. Экзопланета обращается вокруг оранжевого карлика K-класса (HD 189733A). Масса родительской звезды составляет около 80% солнечной. Радиус орбиты диковинного, как выясняется теперь, мира – 0,03 астрономические единицы, то есть горячий юпитер вращается вокруг своего светила на расстоянии в десять раз меньшем, чем Меркурий вокруг Солнца.

Это важно, так как нестерпимый жар, облучающий экзопланету, определяет процессы, происходящие в её атмосфере. Атмосфера, кстати говоря, состоит в основном из водорода, гелия, большого количества воды. Также её наполняют метан и монооксид углерода.

Все эти данные были собраны о HD 189733b в течение последних лет, и ничто не предвещало, что горячий юпитер будет выделяться на фоне других экзопланет. Однако результаты нового исследования удивили астрономов. Учёные из университета Эксетера (Exeter University) исследовали распределение температуры атмосферы планеты по высоте при помощи космического телескопа Hubble. Оказалось, что на высоте до 500 километров разогрев атмосферы не превышает 1280 Кельвинов, в то время как внешние слои родительская звезда экзопланеты "прогревает" до 3200 К. 

Изучение спектра поглощения также показало, что свет в атмосфере HD 189733b рассеивается на частицах силиката магния (MgSiO₃). Это вещество встречается в земной коре. При разных давлениях оно образует различные минералы. Геологи используют его как метку для определения глубины, на которой образовалась та или иная порода (чем больше глубина, тем выше давление).

Астрономы из Великобритании собрали существующие знания о MgSiO₃ и выяснили, что при определённом давлении и при температуре 1300 К силикат сублимирует (превращается из твёрдого тела в газ). В результате учёные пришли к выводу, что в нижних слоях атмосферы газового гиганта частицы MgSiO₃ "испаряются", поднимаются в верхние слои, где температура окружающего "воздуха" опускается ниже точки сублимации.

Там силикаты вновь превращаются в твёрдые частицы (формированию своеобразных хлопьев снега дополнительно способствуют сильные ветра), которые опять падают к поверхности планеты. Достигая нижних слоёв, они снова нагреваются и снова сублимируют. Такой вот круговорот силикатов.

Статья авторов работы опубликована на сервере препринтов arXiv.org и принята к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.