Железо и титан в парообразном состоянии? — Астрономы изучили самую горячую планету
Экзопланеты — планеты в других солнечных системах, способны находиться на очень близких орбитах к своим звездам-хозяевам. Когда звезда-хозяин намного жарче Солнца, экзопланета становится такой же горячей, как звезда. Самая «ультра-горячая» планета была открыта в прошлом году американскими астрономами. Сегодня международная команда под руководством исследователей из Женевского университета (UNIGE), которая сотрудничала с теоретиками из Бернского университета (UNIBE), Швейцария, обнаружила присутствие паров железа и титана в атмосфере этой планеты. Обнаружение этих тяжелых металлов стало возможным благодаря температуре поверхности планеты, которая достигла более 4000 градусов. Открытие было опубликовано в журнале Nature.
KELT-9 — звезда, расположенная в 650 световых годах от Земли в созвездии Лебедя (Лебедь). При температуре более 10 000 градусов она почти в два раза больше, чем Солнце. Звезда вращается на орбите гигантской газовой планеты KELT-9b, которая в 30 раз ближе к звезде, чем расстояние Земли от Солнца. Из-за этой близости планета заставляет делать звезду оборот вокруг себя каждые 36 часов и нагревается до температуры более 4000 градусов. Это не так жарко, как на Солнце, но горячее, чем многие звезды. В настоящее время мы еще не знаем, как выглядит подобная планетарная атмосфера или как она вообще может развиваться в таких условиях. Исследователи NCCR PlanetS провели теоретическое исследование атмосферы планеты KELT-9b.
«Результаты моделирования показывают, что большинство найденных молекул должны находится в атомной форме, потому что связи, которые удерживают их вместе, разрушаются столкновениями между частицами, которые неизбежно происходят при таких чрезвычайно высоких температурах», — пояснил Кевин Хэн, профессор UNIBE. «Это является прямым следствием экстремальных температур. В целом, исследование, проведенное с помощью современных телескопов, указывает на то, что в атмосфере планеты должно наблюдаться железо в газообразном атомном виде».
Исследовательская группа наблюдала эту планету во время ее транзита перед своей звездой-хозяином. Во время подобных наблюдений лишь часть света от звезды фильтруется через атмосферу планеты, а анализ этого отфильтрованного света может выявить химический состав атмосферы. Это возможно с помощью спектрографа, который отделяет белый свет от его компонентного спектра. Пары железа, если они присутствуют, оставят узнаваемый отпечаток в спектре планеты.
Используя спектрограф HARPS-North, построенный в Женеве и установленный на телескопе «Национале Галилео» в Ла-Пальме, астрономы обнаружили сильный сигнал, соответствующий парам железа в спектре планеты.
«Имея лишь теоретические предположения на руках, подобная находка сравнима с обнаружением сундука с сокровищами», — отметил Йенс Хоймейкер, исследователь из университетов Женевы и Берна, ведущий автор исследования. «Когда мы углубились в изучение полученных данных, мы обнаружили еще много интересного, а именно признаки титана в парообразном состоянии».
Это открытие показывает атмосферные свойства нового класса так называемого «ультра-горячего Юпитера». Однако ученые считают, что многие экзопланеты, подобные KELT-9b, полностью испарились в своих средах. Несмотря на то, что эта планета, вероятно, достаточно массивна для того, чтобы выдерживать полное испарение поверхности, это новое исследование демонстрирует сильное воздействие звездного излучения на состав атмосферы.
Таким образом, эти наблюдения подтверждают, что высокие температуры на этой планете разрушают большинство молекул, включая те, которые содержат железо или титан. На более холодных гигантских экзопланетах считается, что эти атомные виды скрыты в газообразных оксидах или в виде пылевых частиц, что затрудняет их обнаружение, однако это не относится к KELT-9b.
«Эта планета — уникальная лаборатория для анализа того, каким именно образом может развиваться атмосфера в условиях интенсивного звездного излучения», — подвел итог Дэвид Эренрайх, главный исследователь команды FOIG ACES от UNIGE.
