Обнаружен неожиданный металл, дрейфующий высоко в двух инопланетных атмосферах

Там, в более широкой Вселенной, есть несколько действительно странных миров, по сравнению с которыми планеты, которые есть здесь, в нашей Солнечной системе, кажутся почти обыденными.

Супер-Меркурии и мини-Нептуны, например, бросают вызов ожиданиям планетарного развития. А еще есть горячие Юпитеры; и, вдобавок, сверхгорячие Юпитеры, миры, расположенные так близко к своим звездам, что их атмосферы густы из облаков тяжелых элементов, испаренных из-за сильной жары.

Теперь вкратце. два из самых сложных миров, когда-либо виденных в Млечном Пути, астрономы обнаружили самый тяжелый металл. В атмосферах экзопланет WASP-76b и WASP-121b дрейфуют облака бария — 56-го элемента в таблице Менделеева.

Предыдущие поиски обнаружили в атмосфере WASP-76b и оксид ванадия кальций, оксид титана и оксид ванадия. 76b, а также ванадий, железо, хром, кальций, натрий, магний и никель в атмосфере WASP-121b. Это железо могло даже швырять в сумеречный горизонт под дождем, под который никто не хотел бы петь.

Но барий, витающий в воздухе на больших высотах, выводит всю эту кутерьму на другой уровень.

«Загадочная и нелогичная часть: почему такой тяжелый элемент находится в верхних слоях атмосферы этих планет?» — говорит астроном Томас Азеведу Силва из Университета Порту и Института астрофизики и космических наук (IA) в Португалии.

«Мы не ожидали и не искали конкретно барий, и нам пришлось перепроверить, что это на самом деле исходил с планеты, поскольку его никогда раньше не видели ни на одной экзопланете».

Выяснение химического состава атмосферы экзопланеты — непростая задача. Во-первых, вам нужна экзопланета, которая проходит между нами и ее звездой-хозяином в событии, известном как транзит. Затем он должен проходить достаточно часто, чтобы усилить сигнал и собрать достаточно данных. Эта планета также нуждается в достаточно толстой атмосфере, чтобы позволить свету звезды поглощаться, поскольку он фильтруется и повторно излучается атомами и молекулами внутри нее.

Это поглощение изменяет длину волны света, изменяя электромагнитный спектр, который мы видим от звезды. Сравнивая свет от транзитов со светом, обычно излучаемым звездой, ученые могут выделить спектральные отпечатки химического состава экзопланеты и проследить их до материалов, которые, как известно, производят эти отпечатки.

Это непросто, но кропотливая, но полезная работа — она может помочь нам лучше понять разнообразие и эволюцию экзопланет в более широкой галактике. Особенно ультрагорячие Юпитеры. Эти загадочные газовые гиганты находятся невероятно близко к своим звездам, слишком близко, чтобы они могли там образоваться, поскольку гравитация, излучение и сильный звездный ветер звезды должны были удерживать газ от слипания.

Рисунок то, из чего состоят эти миры и как выглядит их будущее, может помочь астрономам собрать воедино то, как они появились в первую очередь.

WASP-76b и WASP-121b очень близки к их звезд с периодом обращения 1,8 и 1,27 земных дня соответственно. Кроме того, они оба довольно массивные, их массы в 0,92 и 1,18 раза больше, чем у Юпитера. Это делает обнаружение бария довольно необычным.

«Учитывая высокую гравитацию планет, мы ожидаем, что тяжелые элементы, такие как барий, быстро попадают в нижние слои атмосферы», — говорит астроном Оливье Деманжон, также из Университет Порту и ИА. «На данный момент мы не уверены, каковы механизмы [его присутствия]».

Ответы на этот сбивающий с толку вопрос потребуют дополнительного анализа, но работа команды над двумя экзопланетами также дали нам больше информации для пережевывания. Они сделали новые обнаружения кобальта, стронция и, возможно, титана в атмосфере WASP-121b и подтвердили присутствие ранее обнаруженных элементов.

Кроме того, они смогли подтвердить особенности WASP-121b, которые указывают на то, что его атмосфера протекает — экзопланета испаряется своей звездой. Это еще одно свидетельство того, что горячие юпитеры живут ограниченное время, неспособные выжить в течение длительного времени так близко к звезде.

Кроме того, некоторые элементы сильно ионизированы, что заставит планетарных астрономов много пережевывать. .

«Присутствие этих тяжелых ионизированных частиц на больших высотах в атмосферах сверхгорячих юпитеров может свидетельствовать о неожиданной атмосферной динамике», — пишут исследователи в своей статье.

«Описание механизмов, которые могли бы объяснить присутствие этих видов в верхних слоях атмосферы, выходит за рамки этой статьи. Однако мы надеемся, что это открытие подтолкнет нас к дальнейшему моделированию атмосферы».

The исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.