Атмосфера этой экстремальной экзопланеты имеет интригующее сходство с Землей

Астрономы только что заглянули в атмосферу одной из самых экстремальных экзопланет, когда-либо обнаруженных.

Хотя она абсолютно непригодна для жизни (по крайней мере, в нашем понимании), экзопланета WASP-189b является первой, на которой ученые смогли исследовать отдельные атмосферные слои, каждый из которых имеет свой химический состав и характеристики.

"В прошлом астрономы часто предполагали, что атмосферы экзопланет существуют как единый слой, и пытались понять его как таковой", - говорит астроном Йенс Хоймейкерс из Лундского университета в Швеции.

"Но наши результаты показывают, что даже атмосферы интенсивно облученных газовых планет-гигантов имеют сложную трехмерную структуру".

WASP-189b относится к одному из самых интригующих подмножеств экзопланет - горячим юпитерам. Эти экстремальные миры являются газовыми гигантами - как Юпитер - но находятся на безумно близких орбитах к своим звездам-хозяевам, пролетая вокруг них менее чем за 10 дней. Естественно, их температура просто испепеляющая.

Кроме того, мы не знаем, почему они такие. Согласно нашим современным моделям формирования планет, газовый гигант не может сформироваться так близко к своей звезде, поскольку гравитация, радиация и интенсивные звездные ветры должны удерживать газ от сгущения; тем не менее, из почти 5000 экзопланет, подтвержденных на сегодняшний день, более 300 могут быть горячими юпитерами. Таким образом, изучение этих адских миров позволит больше узнать о динамике планетарных систем.

WASP-189b, расположенная на расстоянии около 322 световых лет от нас, относится к числу самых экстремальных (хотя и не совсем самых). Она примерно в 1,6 раза больше Юпитера и вращается вокруг своей звезды с периодом 2,7 дня. Эта звезда молодая и горячая, поэтому температура поверхности WASP-189b достигает 3 200 градусов Цельсия (5 792 градуса по Фаренгейту) на дневной стороне, что делает планету более горячей, чем некоторые звезды.

Это также одна из самых ярких транзитных экзопланет; то есть она проходит между нами и своей звездой. Это, в свою очередь, делает ее очень привлекательной для изучения атмосферы.

"Мы измерили свет, исходящий от звезды-хозяина планеты и проходящий через ее атмосферу", - объясняет астроном Бибиана Принот из Лундского университета, возглавлявшая исследование.

Газы в ее атмосфере поглощают часть звездного света, подобно тому, как озон поглощает часть солнечного света в атмосфере Земли, и таким образом оставляют свой характерный "отпечаток". С помощью HARPS [высокоточный прибор для поиска планет с радиальной скоростью на борту обсерватории Ла Силла ESO] мы смогли идентифицировать соответствующие вещества".

Как это часто бывает на горячих юпитерах, эти газы включали пары тяжелых металлов. В атмосфере WASP-189b дрейфуют облака газообразного железа, титана, хрома, магния, ванадия и марганца.

Интересно, что исследователи также обнаружили следы оксида титана, который никогда ранее не был достоверно обнаружен в экзопланетной атмосфере, сообщили исследователи. Оксид титана редко встречается в природе на Земле, но на WASP-189b его присутствие может способствовать формированию атмосферы.

"Оксид титана поглощает коротковолновое излучение, например, ультрафиолетовое", - говорит астрофизик Кевин Хенг из Бернского университета.

"Поэтому его обнаружение может указывать на наличие в атмосфере WASP-189b слоя, который взаимодействует со звездным излучением подобно тому, как это делает озоновый слой на Земле".

Был и еще один важный признак того, что команда наблюдала слои в атмосфере экзопланеты. Элементы в космосе обнаруживаются спектрально; то есть мы разделяем свет, регистрируемый нашими приборами, на полный спектр и ищем более яркие или более темные линии. Они указывают на то, что что-то либо усиливает, либо поглощает эти длины волн, что мы называем эмиссионными или абсорбционными линиями.

Линии поглощения можно проследить до конкретных элементов, которые, как мы знаем, поглощают эти длины волн. Но линии поглощения WASP-189b оказались не совсем там, где ожидали исследователи.

"Мы считаем, что сильные ветры и другие процессы могли вызвать эти изменения", - сказал Принот.

"И поскольку отпечатки различных газов были изменены по-разному, мы считаем, что это указывает на их существование в разных слоях - подобно тому, как отпечатки водяного пара и озона на Земле выглядят по-разному измененными с расстояния, поскольку они в основном находятся в разных слоях атмосферы".

Очевидно, что в ближайшее время мы не отправимся на WASP-189b. Даже если бы это произошло, жизнь, как мы ее знаем, была бы уничтожена еще до того, как мы приземлились; однако исследование все же имеет значение для поиска жизни. Оно представляет собой новую веху в исследовании атмосфер экзопланет, где мы с наибольшей вероятностью можем обнаружить признаки инопланетной жизни.

"Меня часто спрашивают, имеет ли мое исследование отношение к поиску жизни в других частях Вселенной. Я всегда отвечаю утвердительно. Подобное исследование - первый шаг в этом поиске", - сказал Принот.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Astronomy.