12.05.2017 | Наука

Астрономы обнаружили «теплого Нептуна» с неожиданно примитивной атмосферой

Ученые выяснили, что далёкая планета HAT-P-26b обладает примитивной атмосферой, состоящей практически полностью из водорода и гелия.

Иллюстрация: NASA/GSFC

Это показало исследование, в котором были объединены наблюдательные данные космических телескопов Hubble ("Хаббл") и Spitzer ("Спитцер").

Планета расположена от Земли примерно в 437 световых годах, а вращается она вокруг звезды, которая практически вдвое старше Солнца.

Проведённый анализ на сегодняшний день является одним из наиболее подробных исследований о "тёплом Нептуне", или планете размером с Нептун, находящийся близко к своей звезде. Открытие атмосферы с подобным составом имеет важное значение, поскольку поможет учёным лучше понять, как зарождаются и эволюционируют планетные системы.

"Астрономы только начали изучение атмосферы далёких планет с массой Нептуна и почти сразу нашли пример, который идёт вразрез с тенденцией в нашей Солнечной системе, — говорит Ханна Уэйкфорд (Hannah Wakeford), научный сотрудник Центра космических полётов Годдарда НАСА и ведущий автор исследования. – Такой неожиданный результат, причина того, почему я и люблю изучать атмосферы других планет".

С целью изучения атмосферы HAT-P-26b специалисты использовали данные о транзите – моменте, когда планета проходит перед своей родительской звездой. Транзитный метод основан на наблюдениях за прохождением планеты по лику звезды. Эта технология позволяет астрономам исследовать атмосферу планет и даже искать на них следы жизни, подобной земной.

Во время транзита часть света звезды как бы фильтруется через атмосферу планеты. Глядя на то, как показатели звёздного света меняются в результате этой фильтрации, учёные могут идти в обратном направлении, чтобы выяснить химический состав атмосферы.

В данном случае исследовательская группа собрала данные о четырёх транзитов, полученных благодаря "Хабблу", и двух транзитов, "пойманных" "Спитцером".

"Получение такого большого количества информации о тёплом Нептуне является редким, так что анализ этого набора данных уже является достижением само по себе", — говорит один из авторов исследования Тиффани Катария (Tiffany Kataria) из Лаборатория реактивного движения НАСА.

По той причине, что исследование предоставило точное изменение воды, учёные смогли использовать эти показатели, чтобы оценить металличность HAT-P-26b — относительную концентрацию элементов тяжелее гелия (их в астрономии принято называть металлами) в звёздах и галактиках. Астрономы вычисляют металличность – индикатор того, насколько планета богата элементами тяжелее водорода и гелия. Подобный показатель подсказывает учёным о том, как планета сформировалась.

С целью сравнения планет по их металличности специалисты используют Солнце в качестве точки отсчёта. Например, Юпитер обладает металличностью примерно в 2-5 раз больше, чем у Солнца, а Сатурн — в десять раз больше, чем у Солнца. Эти относительно низкие показатели означают, что два газовых гиганта почти полностью состоят из водорода и гелия.

Ледяные гиганты Нептун и Уран меньше газовых гигантов, но богаче более тяжёлыми элементами, с металличностью примерно в 100 раз больше, чем у Солнца. Таким образом, для четырёх внешних планет в нашей Солнечной системе тенденция состоит в том, что металличность ниже у больших планет.

Исследователи считают, что так произошло потому, что Нептун и Уран формировались в особом регионе – на окраине огромного диска из пыли, газа и обломков, вращавшихся вокруг "юного" Солнца. Астрономы полагают, что Нептун и Уран были попросту засыпаны множеством ледяных обломков, которые были богаты тяжёлыми элементами. Юпитер и Сатурн, которые образовались в более тёплой части диска, столкнулись с меньшим количеством ледяных обломков.

Две планеты за пределами Солнечной системы также соответствуют подобной тенденции: одна из них HAT-P-11b – планета с массой Нептуна, другая — WASP-43b, газовый гигант, который является в два раза массивнее Юпитера.

Между тем Уэйкфорд и её коллеги обнаружили, что HAT-P-26b не согласуется с этой теорией. Специалисты определили его металличность, и она составляет всего лишь около в 4,8 раза больше, чем у Солнца, что гораздо ближе к значению для Юпитера, чем для Нептуна.

"Подобный анализ показывает, что существует гораздо больше разнообразия в атмосферах этих экзопланет, чем мы ожидали. Всё это даёт нам представление о том, как планеты могут формироваться и эволюционировать иначе, чем в Солнечной системе", — отмечает в пресс-релизе учёный из Эксетерского университета и автор исследования Дэвид Синг (David Sing).

Результаты исследования опубликованы в научном издании Science.

По публикациям UkrNet