Астрономы обнаружили экзопланету, настолько горячую, что даже тяжелые элементы испаряются и покидают ее атмосферу.
Экзопланета WASP-121b выбрасывает в космос тяжелые металлы - железо и магний. Атмосфера этой далекой планеты настолько горячая, что эти металлы свободно испаряются с нее, а также избегают гравитационного воздействия самой экзопланеты. Сильная гравитация материнской звезды этой системы дополнительно деформировала этот раскаленный мир в форму эллипсоидального мяча для регби.
Теперь новые наблюдения за WASP-121b, сделанные с участием международной научной группы, используя телескоп Хаббла, описывают первый известный случай газа, состоящего в основном из тяжелых элементов, который вытекает с планеты, принадлежащей к классу так называемых горячих Юпитеров. К этому типу относятся большие газовые экзопланеты, вращающиеся очень близко к своим звездам. Можно сказать, что эти планеты настолько сильно облучены и нагреты своими родительскими звездами, что они почти сами становятся звездами. В этом конкретном случае металлы с планеты просто испаряются из-за большого количества тепла от звезды - до такой степени, что мы видим атомы металлов, выходящие из верхних слоев атмосферы, где они также могут взаимодействовать с магнитным полем.
Обычно горячие Юпитеры все еще достаточно прохладны внутри, чтобы конденсировать более тяжелые элементы, такие как магний и железо, в облака, которые затем остаются в их атмосфере. Но в случае с WASP-121b это не так. Экзопланета вращается так близко к своей главной звезде, что ее верхняя атмосфера достигает температуры 2500 градусов по Цельсию. При этом, из-за той же близости планета словно разрывается на части под действием силы тяжести звезды, что придает ей характерную, уплощенную и выпуклую форму мяча для регби. Мы также можем наблюдать испаренный магний и железо так далеко находящийся от планеты, что элементы больше не связаны с ней под действием силы тяжести. Этот мир, в некотором смысле лишен классической атмосферы.
Система WASP-121 находится на расстоянии около 900 световых лет от Земли - довольно далеко, даже по космическим меркам. Исследователи использовали спектрограф, установленный на борту космического телескопа Хаббла, для поиска ультрафиолетовых световых сигнатур, соответствующих выбросам магния и железа. Эти подписи можно увидеть, когда свет материнской звезды проходит через необычную атмосферу планеты. Это возможно потому, что с нашей точки зрения наблюдаемая экзопланета периодически проходит на фоне диска своей звезды.
Наблюдения за WASP-121b дают ученым новую информацию о процессах, при которых планеты теряют свою первоначальную атмосферу. Когда планеты формируются, они накапливают газовую атмосферу из диска, который породил и планету, и ее звезду. Эти молодые атмосферы состоят в основном из водорода и гелия - самых распространенных элементов во Вселенной. Однако, когда планета слишком близко приближается к звезде, значительная часть этой ранней атмосферы выгорает и улетает в космос.
Горячие Юпитеры в основном состоят из водорода, а телескоп Хаббла очень чувствителен к водороду, поэтому мы знаем, что эти планеты относительно легко теряют окружающий их газ. Но в случае с WASP-121b водород и гелий вытекают из планеты как река, также увлекая за собой тяжелые металлы.
По мнению авторов публикации, WASP-121b будет идеальной целью для космического телескопа Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на 2021 год. Этот телескоп позволит исследователям обнаруживать воду и углекислый газ, которые можно наблюдать на более длинных инфракрасных волнах. Комбинация наблюдений Хаббла и Уэбба даст астрономам более полный список химических элементов, из которых состоит атмосфера экзопланеты.
Читать подробнее:
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab2986
https://cmns.umd.edu/news-events/features/4474
Источник: Научный институт космического телескопа (NASA)