Учёные обнаружили воду в атмосфере горячего юпитера

Научно-исследовательская группа американских учёных обнаружила водяные пары в атмосфере планеты за пределами нашей Солнечной системы.

Команда, в состав которой входят специалисты из военно-морской научно-исследовательской лаборатории США (NRL), Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology), Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), университета штата Пенсильвания (Pennsylvania State University ) и Аризонского университета (University of Arizona), использовала сложную технику на основе эффекта Доплера для непосредственного обнаружения экзопланеты и демонстрации наличия воды в её атмосфере.

Планета, получившая название тау Волопаса B (Tau Boötis b) относится к классу экзопланет, называющихся горячие юпитеры. Это массивные экзопланеты, которые вращаются очень близко к своей родительской звезде.


В отличие от нашего Юпитера, который является достаточно холодной планетой с орбитальным периодом около 12 лет, тау Волопаса B проходит путь вокруг своей звезды за 3,3 дня и из-за этой близости нагревается до очень высоких температур. В таких условиях вода может существовать исключительно в виде высокотемпературного пара. Так как горячие юпитеры оказались относительно распространённым планетарным типом в Галактике, происхождение и природа этих планет становятся предметом интенсивных исследований астрономов.

Группа учёных из США изучала данные, собранные обсерваторией Кека на Гавайях (W. M. Keck Observatory) с использованием ближнего инфракрасного эшелле-спектрографа. Так как горячий юпитер находится очень близко к своей звезде, чтобы отделить свет планеты от света звезды, исследователи использовали эффект Доплера. Ранее похожим образом учёные определяли массу звёзд в двойных системах, если разница в массе была небольшой.

Применение этого метода к тау Волопаса B, однако, создало огромные проблемы: инфракрасное излучение от звезды более чем в 10 тысяч раз превышает излучение планеты. Для извлечения и анализа сигнала планеты на фоне "шума" звезды Чед Бендер (Chad Bender) из университета Пенсильвании разработал специальное программное обеспечение.

Сравнив молекулярную подпись воды с комбинированным спектром планеты и звезды, учёные смогли изучить движение планеты и установить наличие паров воды в её атмосфере. Команде также удалось определить, что планета в шесть раз массивнее нашего Юпитера.
"Обнаружение водяного пара на тау Волопаса B — захватывающий и важный шаг для понимания состава этих далёких миров, – считает доктор Джон Карр (John Carr), один из авторов исследования из Научно-исследовательской лаборатории ВМС США (NRL). – Наш результат также демонстрирует эффективность этой методики для измерения воды и других молекул в атмосферах планет, предоставляя нам новый инструмент для изучения природы и эволюции экзопланет".

Добавим, что ранее учёные уже сообщали об обнаружении воды на нескольких других экзопланетах. Большинство из исследовательских групп использовали транзитный метод, который требует, чтобы планета прошла по лику своей звезды, что можно наблюдать с Земли.

Если планета достаточно далека от своей родительской звезды, то могут быть использованы методы визуализации для изучения состава её атмосферы. Тем не менее, множество экзопланет не могут быть изучены с помощью таких методик, в этом случае нужны новые технологии.

Развитие методики, предложенной Карром и коллегами, предоставляет новые возможности изучения атмосфер данной популяции планет.

Сейчас работа группы учёных продолжается: в планах дальнейшее изучение физических свойств и состава атмосферы данного горячего юпитера. Позднее метод планируют использовать для поиска воды и прочих молекул в атмосфере ряда других горячих экзопланет.