Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) сделал необычное открытие: одна из ближайших к Земле планет класса «горячих Юпитеров» «пахнет» тухлыми яйцами. Эта планета HD 189733 b, уже известна своими смертоносными стеклянными дождями, экстремальными температурами и ураганными ветрами. Но последняя находка делает эту планету ещё менее гостеприимной.
Обнаружение JWST основано на выявлении сероводорода в атмосфере планеты. Сероводород — это молекула, которая и даёт «запах тухлых яиц». Это открытие может дать учёным представление о влиянии серы, которая считается ключевым элементом в формировании планет, на атмосферы гигантских газовых планет.
HD 189733 b — планета, примерно в 1,13 раза больше и массивнее Юпитера. Её обнаружили в 2005 году, и она расположена примерно в 65 световых годах от Земли в созвездии Лисички. Планета вращается вокруг своей звезды на расстоянии около 4,8 миллиона километров, что составляет около 3% расстояния между Землёй и Солнцем. Её раскалённая атмосфера и стеклянные облака придают ей обманчиво спокойный сине-белый мраморный вид.
«Сероводород — один из главных элементов, который мы не ожидали там найти. Мы предполагали, что он там есть, и мы знаем, что он есть на Юпитере, но мы прежде не обнаруживали его за пределами нашей Солнечной системы», — сказал руководитель группы Гуанвэй Фу, астрофизик из Университета Джонса Хопкинса.
Команда учёных не только обнаружила сероводород, но и измерила общее количество серы на планете. Они также определили источники кислорода и углерода планеты, обнаружив воду, углекислый газ и оксид углерода.
«Сера — важнейший элемент для создания более сложных молекул, и учёным нужно больше о ней узнать, чтобы полностью понять, как устроены и из чего состоят планеты. Допустим, мы изучим ещё 100 "горячих Юпитеров", и все они будут богаты серой. Что это означает в отношении того, как они родились и как они формируются?», — продолжил Фу.
HD 189733 b обращается вокруг своей звезды настолько близко, что её орбита совпала бы с орбитой Меркурия. Эта близость делает HD 189733 b «горячим Юпитером», планетой размером с Юпитер или больше, которая вращается вокруг своей звезды гораздо ближе, чем Юпитер вращается вокруг Солнца. HD 189733 b — ближайший к Земле горячий Юпитер, который, как известно, пересекает или «транзитирует» диск своей звезды.
Нахождение так близко к своей звезде означает, что HD 189733 b не только делает один оборот вокруг своей оси всего за 2,2 земных дня, но и имеет температуру поверхности около 1700 градусов по Фаренгейту (927 градусов по Цельсию). Этого достаточно, чтобы расплавить свинец.
HD 189733 b «приливно заблокирована» со своей звездой. Это означает, что одна сторона планеты, её «дневная сторона», всегда обращена к HD 189733 и подвергается воздействию интенсивного излучения, в то время как «ночная сторона», всегда обращена в космос. Тепла дневной стороны планеты достаточно, чтобы испарить стекло, а ветры со скоростью 8046 километров в час уносят этот стеклянный пар на более холодную ночную сторону, где он конденсируется в стеклянные дожди. Однако из-за экстремальных ветров на HD 189733 b этот стеклянный дождь не просто падает: он летит в стороны на высокой скорости.
Команда исследователей обнаружила, что на этой планете нет метана. Ранее предполагалось, что эта молекула в изобилии присутствует в атмосфере HD 189733 b, но последнее исследование JWST опровергло это предположение.
Астрономы также заинтригованы металлическим составом HD 189733 b. Для них «металлы» означают любой элемент тяжелее водорода и гелия, двух самых лёгких элементов во Вселенной. Исследователи хотят определить, как содержание металлов на планетах связано с их массой.
В нашей Солнечной системе более мелкие ледяные гиганты Нептун и Уран содержат больше металлов, чем более крупные газовые гиганты Юпитер и Сатурн. Это говорит о том, что ледяные гиганты собрали больше льда, камней и других тяжёлых элементов по отношению к водороду и гелию во время своего формирования. Фу и его команда проверяют, справедлива ли эта связь между массой и металлом для планет за пределами нашей Солнечной системы.
«Эта планета с массой Юпитера находится очень близко к Земле и очень хорошо изучена. Теперь у нас есть это новое измерение, показывающее, что действительно концентрации металлов, которые она имеет, обеспечивают очень важную опорную точку для этого исследования того, как состав планеты меняется в зависимости от ее массы и радиуса», — сказал Фу.
Команда планирует продолжить изучение серы в атмосферах других экзопланет, чтобы определить, как концентрации этого элемента меняются в зависимости от расстояния от родительской звезды.
«Мы хотим узнать, как появились эти типы планет, и понимание состава их атмосферы поможет нам ответить на этот вопрос», — заключил Фу.