В атмосфере раскалённой экзопланеты на атомы распадаются даже титан и железо

Планета KELT-9b (она же HD 195689b) уникальна. Будучи открытой в 2017 году, она стала причиной выделения нового класса экзопланет: ультрагорячих юпитеров. Этот мир располагается к своему светилу в 30 раз ближе, чем Земля к Солнцу. При этом звезда KELT-9 более чем в два раза горячее нашей. В итоге температура планеты превышает 4300 oC. То есть она горячее, чем поверхность многих звёзд.

Человечеству ещё ни разу не встречались настолько жаркие миры. И, что уже и не удивляет, по расчётам специалистов, планеты в таких условиях быстро (по астрономическим меркам) испаряются. Вот и KELT-9b теряет девять миллионов тонн массы в секунду. В некотором смысле астрономам повезло, что она всё ещё достаточно массивна (в 2,8 раза тяжелее Юпитера).

Как устроены такие горячие планеты и, в частности, их атмосферы? Поскольку KELT-9b – "первенец" в этом классе, сведений об этом практически нет. Не так давно астрономы провели моделирование, из которого следует ряд интересных выводов. Во-первых, атмосфера находится в химическом равновесии. Во-вторых, в ней нет облаков. Наконец, в её оптическом спектре должны наблюдаться линии паров железа.

Напомним, что железо – самый распространённый металл во Вселенной. Тем не менее оно ещё никогда не наблюдалось в спектрах экзопланет. Ведь это очень тугоплавкое вещество. При температурах, которые царят на почти всех открытых планетах, этот элемент входит в состав молекул или кристаллов, которые не оставляют следа в наблюдаемых спектрах. Как ни парадоксально, чтобы обнаружить самый распространённый металл, нужна была уникальная планета. И KELT-9b идеально подходит на эту роль.

Опираясь на данные моделирования, другая команда астрономов во главе с Лукой Ди Фабрицио (Luca Di Fabrizio) из Национального института астрофизики Италии приступила к поискам железа в спектре KELT-9b. Учёные использовали оптический телескоп TNG www.tng.iac.es/ на Канарских островах. Они наблюдали KELT-9b во время транзита, когда планета проходила между своей звездой и Землёй. Лучи светила просвечивали атмосферу экзопланеты, и в их спектре появлялись линии содержащихся там веществ.

Исследователи действительно обнаружили следы железа в виде нейтральных (Fe) и однократно ионизированных (Fe+) атомов. Кроме того, они обнаружили то, чего не ожидали: ионы титана (Ti+). Таким образом, открытие не только подтверждает прогнозы теоретиков, но и несёт новую информацию об устройстве этой пылающей экзопланеты.

Химический состав мира важно знать, в частности, для того, чтобы понять, как он образовался. В этой области у астрономов ещё много нерешённых вопросов. Возможно, что изучение подобных экзотических миров прольёт свет и на историю рождения земного шара.

Кроме того, KELT-9b – ценный экземпляр в собранном астрономами "зоопарке" экзопланет. Этот мир существенно расширяет наши представления о том, какими они вообще бывают.