Уникальная экзопланета со следами испаренного металла в атмосфере

WASP-121b - это экзопланета, расположенная в 850 световых годах от Земли и обращающаяся вокруг своей звезды менее чем за два дня - процесс, на выполнение которого у Земли уходит год. WASP-121b находится очень близко к своей звезде - примерно в 40 раз ближе, чем Земля к Солнцу. Эта близость также является основной причиной ее чрезвычайно высокой температуры от 2500 до 3000 градусов по Цельсию. Это делает планету идеальным объектом для изучения сверхгорячих миров.

Исследователи во главе с Йенсом Хоймакерсом, первым автором исследования и докторантом Национального центра компетенции в исследованиях PlanetS при университетах Берна и Женевы, изучили данные, собранные с помощью спектрографа HARPS с высоким разрешением. Они смогли показать, что всего в атмосфере WASP-121b присутствует не менее семи газообразных металлов. 

WASP-121b широко изучается с момента ее открытия. 

«Более ранние исследования показали, что в ее атмосфере много всего происходит», - объясняет Йенс Хоймакерс. И это несмотря на то, что астрономы предполагали, что сверхгорячие планеты имеют довольно простые атмосферы, потому что не многие сложные химические соединения могут образоваться в такой пылающей жаре». 

Так как же WASP-121b получила такую неожиданную сложность?

«Предыдущие исследования пытались объяснить эти сложные наблюдения теориями, которые мне не казались правдоподобными», - говорит Хоймакерс.

Исследования предполагали, что молекулы, содержащие относительно редкий металл ванадий, были основной причиной сложной атмосферы в WASP-121b. Однако, по мнению Хоймакерса, это имело бы смысл только в том случае, если бы в атмосфере не было более распространенного металла, титана. Итак, Хоймакерс и его коллеги решили найти другое объяснение. 

«Но оказалось, что они были правы», - недвусмысленно признает Хоймакерс. «К моему удивлению, мы действительно обнаружили явные признаки ванадия в наблюдениях». 

Однако при этом отсутствовал титан. Это, в свою очередь, подтвердило предположение Хоймакерса.

Но команда сделала и другие, неожиданные открытия. Помимо ванадия, они недавно обнаружили шесть других металлов в атмосфере WASP-121b: железо, хром, кальций, натрий, магний и никель. 

«Все металлы испарились в результате высоких температур, преобладающих на WASP-121b», - объясняет Хоймакерс. «Таким образом, воздух на экзопланете, помимо прочего, состоит из испаренных металлов».

Такие подробные результаты позволяют исследователям делать выводы о химических процессах, происходящих на таких планетах. Это критически важный навык в недалеком будущем, когда будут разработаны более крупные и чувствительные телескопы и спектрографы. Это позволит астрономам изучать свойства меньших и более холодных каменистых планет, подобных Земле. 

«С теми же методами, которые мы используем сегодня, вместо того, чтобы просто обнаруживать сигнатуры газообразного железа или ванадия, мы сможем сосредоточиться на биосигнатурах, признаках жизни, таких как сигнатуры воды, кислорода и метана», - говорит Хоймакерс.

Обширные знания об атмосфере WASP-121b не только подтверждают сверхгорячий характер экзопланеты, но также подчеркивают тот факт, что эта область исследований вступает в новую эру, как выразился Хоймакерс: 

«После многих лет каталогизации того, что есть мы уже не просто проводим измерения, но действительно начинаем понимать, что показывают нам данные, полученные с помощью инструментов. Как планеты похожи и отличаются друг от друга. Точно так же, возможно, что Чарльз Дарвин начал разрабатывать теорию эволюции после характеристики бесчисленных видов животных, мы начинаем больше понимать, как эти экзопланеты были сформированы и как они устроены».