Астрономы обнаружили водяной пар в атмосфере экзопланеты-гиганта

Далекая планета Тау Волопаса b в представлении художникаДалекая планета Тау Волопаса b относится к группе так называемых «горячих Юпитеров». В Солнечной системе сходных объектов нет: в отличие от самого Юпитера, эти массивные планеты расположены очень близко к своей звезде. Год на Тау Волопаса b длится всего 3,3 земных суток, тогда как планеты-гиганты Солнца совершают полный круг за десятилетия. Близость светила приводит к сильнейшему разогреву — свыше 1000ºC, поэтому вода на «горячих Юпитерах» может существовать разве что в виде перегретого пара. Такие планеты очень распространены в нашей галактике и сравнительно легко обнаруживаются имеющимися у астрономов приборами. Однако детали их строения и механизмы формирования пока что мало изучены.

Команда исследователей из Исследовательской Лаборатории ВМС США (NRL) анализировала данные, собранные на гавайской обсерватории имени В.М. Кека. «Горячий Юпитер» расположен слишком близко к звезде, и различить отраженный им свет на столь ярком фоне крайне затруднительно. Но высокочувствительный спектрограф NIRSPEC («Near Infrared Echelle Spectrograph instrument») позволил выявить в спектре излучения линии, указывающие на присутствие молекул воды. Ранее подобная техника уже применялась для обнаружения небольших звезд в двойных системах. Тем не менее, новые результаты стали настоящим техническим прорывом: ведь свет Тау Волопаса более чем в 10 тысяч раз превосходит по интенсивности блеск ее планеты. Также астрономы установили, что этот «горячий Юпитер» в 6 раз тяжелее своего «тезки» из Солнечной системы. По словам д-ра Джона Карра, одного из соавторов работы, «обнаружение воды в атмосфере – захватывающий и многообещающий этап в исследованиях необычного планетарного класса. Наши результаты также продемонстрировали преимущества новой техники спектрального анализа, которая станет важным инструментом в изучении строения и эволюции далеких миров».

высокочувствительный спектрограф NIRSPEC в лабораторииЭто уже не первый случай обнаружения водяного пара на экстрасолнечных планетах, хотя на данный момент такие открытия можно пересчитать по пальцам. Ранее нужные данные можно было получить либо транзитным методом, либо посредством спектрометров с формированием изображения. В первом случае орбита экзопланеты должна быть ориентирована так, чтобы при взгляде с Земли она пересекала диск светила. Второй метод пригоден только для планет, достаточно удаленных от своей звезды. Большинство экзопланет не отвечает ни первому, ни второму критерию.

Теперь новая технология позволит существенно расширить круг небесных тел, доступных для детального исследования. Одна из участниц работы, студентка Александра Локвуд, сравнивает ее с попытками расслышать «голоса» отдельных инструментов в звуках оркестра. «Вы слышите музыку в целом, но прислушавшись, можете различить скрипку или виолончель», – говорит она. Точно так же из общего излучения далекой системы можно выделить сигналы, несущие информацию о присутствии тех или иных химических соединений. Кроме того, этот метод позволяет описать движение планеты в пространстве, и по этим данным рассчитать ее массу. Другие способы «взвешивания» экзопланет дают только минимальный размер, который может уступать реальному.

Работа продолжается, и теперь исследователи намерены детально описать состав атмосферы Тау Волопаса b и других сходных с ней экзопланет. Скорее всего, они сходны с планетами-гигантами Солнечной системы и состоят преимущественно из водорода. Отсутствие твердой поверхности и сверхвысокие температуры делают эти планеты абсолютно непригодными для жизни в известных нам формах. Однако моделирование показывает, что в системах с «горячими Юпитерами» вполне возможно формирование богатых водой миров.

Похожие статьи