Найдена первая планета со "звездной" атмосферой

Телескопы "Хаббл" и "Спитцер" открыли первую относительно небольшую планету размерами с Нептун, чья атмосфера и недра фактически целиком состоят из чистого гелия и водорода — типичных звездных "стройматериалов", говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

"Этот "горячий нептун" гораздо меньше по своим размерам, чем другие планеты, чью атмосферу нам удалось детально изучить, и поэтому это открытие ощущается нами как большой прорыв в понимании того, как возникают планетные системы и как этот процесс мог идти иначе в Солнечной системе", — заявил Дэвид Синг (David Sing) из университета Эксетера (Великобритания).

За последние десять лет астрономы открыли тысячи планет за пределами Солнечной системы, часть из которых по своим размерам оказались похожими на Землю, а другие – на уменьшенные или увеличенные копии Юпитера. Сейчас планетологи активно изучают их атмосферы для оценки возможности существования жизни и раскрытия истории формирования. 

Большие успехи в этом направлении были достигнуты при изучении "горячих юпитеров" – самых больших и удобных для анализа планет вне Солнечной системы. Их раскаленная атмосфера оказалась похожей по составу на газовые оболочки Юпитера и Сатурна, в основном состоящие из водорода, гелия и углеводородов, а в их небе астрономы открыли экзотические стеклянные и свинцовые облака и дожди из драгоценных камней.

Химический состав менее крупных планет остается загадкой для ученых из-за их размеров, мешающих изучению их спектра, хранящего в себе информацию по составу воздуха. Только одна относительно небольшая "суперземля" — планета-алмаз 55 Cnc b в созвездии Рака — была изучена в прошлом году, и ее атмосфера оказалась непригодной для поддержания жизни, так как она состоит из водорода, гелия и ядовитой синильной кислоты.

Синг и его коллеги сделали первый шаг к изучению состава атмосфер потенциальных "суперземель", замерив и изучив спектр планеты HAT-P-26b, недавно открытой у солнцеподобной звезды в созвездии Девы.

Эта планета, удаленная от Земли на 430 световых лет, представляет собой относительно небольшой "горячий нептун" – газовый гигант, похожий по размерам на Уран или Нептун. Подобные объекты открывают почти так же часто, как и "горячие юпитеры", однако состав их атмосферы до сих пор оставался загадкой.

Наблюдая за проходами HAT-P-26b по диску светила при помощи оптических инструментов "Хаббла" и "Спитцера", ученые смогли точно замерить спектр этой планеты и прийти к удивительному выводу – оказалось, что ее атмосфера почти не отличается по своему составу от материи Солнца и других звезд.

Иными словами, воздух HAT-P-26b почти на 100% состоит из чистого водорода и гелия, с небольшими примесями воды, метана и углекислоты. Подобное открытие оказалось большой неожиданностью для ученых, так как атмосфера "нашего" Нептуна и Урана гораздо богаче другими веществами, чем воздушные массы их далекого "кузена". Для сравнения, их недра содержат в 100 раз больше тяжелых элементов, чем Солнца, тогда как их концентрация в атмосфере HAT-P-26b превышает солнечную всего в 4,5 раза.

Такие выводы ставят под сомнение общепринятые теории о формировании Солнечной системы, связывающие химический состав планет-гигантов с той точкой, где они формировались.

Юпитер и Сатурн, чьи недра похожи по составу на HAT-P-26b, родились в "средней" части протопланетного диска, где было много гелия и водорода и мало других форм материи. В свою очередь, Уран и Сатурн формировались в более далекой его части, где постепенно скапливались обломки комет и астероидов, выброшенных из внутренних регионов диска: благодаря этому их недра, как считали ученые, были обогащены "тяжелыми" элементами. 

Почти "солнечный" состав недр HAT-P-26b заставил планетологов усомниться в этой теории. Изучение химического состава других "горячих нептунов", по мнению ученых, поможет найти окончательный ответ на этот вопрос.