Команде астрономов удалось то, что ещё недавно казалось невозможным: найти убедительные доказательства существования атмосферы у каменистой планеты за пределами нашей Солнечной системы. Используя мощный космический телескоп Джеймса Уэбба, исследователи проанализировали экзопланету TOI-561 b — сверхгорячий мир, который бросает вызов текущим теориям планетарной эволюции.
TOI-561 b — негостеприимное место. При радиусе в 1,4 раза больше земного, эта экзопланета относится к категории объектов со сверхкоротким периодом, совершая полный оборот вокруг своей звезды менее чем за 11 часов. Эта экстремальная близость — всего около одной сороковой расстояния от Меркурия до Солнца — приводит к приливной блокировке планеты, когда одна её сторона постоянно расплавлена в глобальный океан магмы.
Однако учёных озадачила не только её жара, но и её аномально низкая плотность. Результаты, опубликованные в The Astrophysical Journal Letters, предполагают, что планета окутана плотным слоем газов, из-за чего она кажется больше, чем должен бы обусловливать её каменистый состав.
Доказательства, бросающие вызов логике
Общепринятая точка зрения гласила, что небольшие планеты, расположенные так близко к своим звёздам, потеряли бы любые следы атмосферы из-за интенсивного звёздного излучения. Тем не менее, наблюдения, проведённые с помощью прибора NIRSpec на телескопе Уэбб, рассказывают другую историю.
Если бы TOI-561 b была голой скалой, температура на её дневной стороне должна была бы достигать 2700 °C. Вместо этого измерения обнаружили значительно более низкую температуру, близкую к 1800 °C, что подтверждает теорию о газовом щите.
Такое температурное смягчение может быть связано с действием мощных глобальных ветров, которые перераспределяют тепло на ночную сторону. К этому процессу добавляется атмосфера, насыщенная водяным паром и облаками силикатов — испарённых минералов — которые действуют как щит, отражая звёздное излучение и поглощая энергию до того, как она высвободится в космос.
«Действительно нужна толстая атмосфера, богатая летучими веществами, чтобы объяснить все наблюдения», — заявляет доктор Анджали Пьетт, соавтор исследования из Бирмингемского университета.
Лавовый реликт ранней вселенной
Как может планета, так близко расположенная к своей звезде, сохранять атмосферу? Ответ, похоже, заключается в постоянном цикле переработки. Как объясняет Тим Лихтенберг, существует динамическое равновесие, в котором океан магмы высвобождает газы для питания атмосферы, в то время как расплавленная поверхность снова поглощает их часть.
Этот механизм превращает планету в то, что исследователи называют «влажным лавовым шаром». Именно этот постоянный обмен между внутренней частью и внешней средой и позволяет миру сохранять свою газовую оболочку, несмотря на неумолимую эрозию, вызванную звёздным излучением.
Но TOI-561 b особенна не только своей геологией, но и происхождением. Вращаясь вокруг чрезвычайно старой и бедной железом звезды в «толстом диске» Млечного Пути, планета предстаёт реликтом молодой вселенной, сформировавшейся в химической среде, сильно отличающейся от нашей Солнечной системы.
Это открытие — только начало. В настоящее время команда анализирует более 37 часов непрерывных данных, чтобы составить глобальную температурную карту и точно определить состав плотного слоя газов, окружающих этот удивительный лавовый мир.