28.01.2022
Международная команда, включающая исследователей из Бернского и Женевского университетов, а также Национального центра компетенций в области исследований (NCCR) PlanetS, очень подробно проанализировала атмосферу одной из самых экстремальных известных планет. Результаты изучения этой горячей, похожей на Юпитер планеты, которая впервые была охарактеризована с помощью космического телескопа CHEOPS, могут помочь астрономам понять сложность многих других экзопланет, включая те, что похожи на Землю.
Атмосфера нашей планеты неоднородна, она состоит из отдельных слоев, каждый из которых имеет характерные свойства. Например, самый нижний, простирающийся от уровня моря за пределы самых высоких горных вершин, — тропосфера — содержит большую часть водяного пара. Здесь происходит большинство погодных явлений. Прослойка над ним — стратосфера — содержит тот самый озоновый слой, защищающий нас от губительного ультрафиолетового излучения Солнца.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, международная группа исследователей во главе со специалистами Лундского университета впервые показала, что атмосфера одной из самых экстремальных известных планет может иметь такие же различные слои, хотя и с очень разными характеристиками.
WASP-189b — планета за пределами нашей Солнечной системы, расположенная в 322 световых годах от Земли. Обширные наблюдения с помощью космического телескопа CHEOPS в 2020 году показали, среди прочего, что планета находится в 20 раз ближе к своей родительской звезде, чем Земля к Солнцу, и имеет дневную температуру 3200 градусов по Цельсию. Более поздние исследования с помощью спектрографа HARPS в обсерватории Ла Силья в Чили впервые позволили исследователям поближе изучить атмосферу этой юпитероподобной планеты.
«Мы измерили свет, исходящий от звезды-хозяина WASP-189b и проходящий через атмосферу планеты. Газы в ее атмосфере поглощают часть звездного света, подобно озону, поглощающему часть солнечного света в атмосфере Земли, и тем самым оставляют свой характерный «отпечаток пальца». С помощью HARPS мы смогли идентифицировать соответствующие вещества», — объясняет ведущий автор исследования Бибиана Принот.
По словам исследователей, газы, оставившие свои «отпечатки пальцев» в атмосфере WASP- 189b включали железо, хром, ванадий, магний и марганец.
Одно особенно интересное вещество, которое обнаружила команда, — это газ, содержащий титан: оксид титана. Хотя оксида титана на Земле очень мало, он может играть важную роль в атмосфере WASP-189b, подобно озону в атмосфере Земли.
«Оксид титана поглощает коротковолновое излучение, такое как ультрафиолетовое излучение. Следовательно, его обнаружение может указывать на слой в атмосфере WASP-189b, который взаимодействует со звездным излучением аналогично тому, как озоновый слой взаимодействует с Землей», — соавтор исследования Кевин Хенг. — объясняет профессор астрофизики Бернского университета и член NCCR PlanetS.
Действительно, исследователи нашли намеки на такой слой и другие слои на сверхгорячей планете, похожей на Юпитер.
«В нашем анализе мы увидели, что «отпечатки пальцев» различных газов немного изменились по сравнению с нашими ожиданиями. Мы считаем, что сильные ветры и другие процессы могли вызвать эти изменения. И поскольку «отпечатки пальцев» разных газов изменились по-разному, мы думаем, что это указывает на то, что они существуют в разных слоях — подобно тому, как отпечатки водяного пара и озона на Земле кажутся по-разному измененными на расстоянии, потому что они в основном встречаются в разных слоях атмосферы», — объясняет Принот.
В прошлом астрономы часто предполагали, что атмосферы экзопланет существуют как однородный слой, и пытались изучать его как таковой. Но новые результаты демонстрируют, что даже атмосферы сильно облученных газовых планет-гигантов имеют сложные трехмерные структуры.
«Мы убеждены, что для полного понимания этих и других типов планет , в том числе более похожих на Землю, нам необходимо оценить трехмерную природу их атмосфер. Это требует инноваций в методах анализа данных, компьютерного моделирования и фундаментальных атмосферная теория», — отмечают исследователи.
Фото phys.org
Елена Краснова
Нет комментариев