Астрономія
Астрономія

Хімічно різноманітна атмосфера гарячого юпітера вказала на його міграцію

Астрономи проаналізували атмосферу гарячого юпітера HD 209458b під час його транзитів та виявили п’ять сполук, до складу яких входять вуглець і нітроген. Про це вони пишуть у журналі Nature. На думку дослідників, така багата хімія демонструє, що екзопланета сформувалася далі від своєї зірки, а потім мігрувала на поточну позицію.

NASA, ESA, G. Bacon (STScI) and N. Madhusudhan (UC)

NASA, ESA, G. Bacon (STScI) and N. Madhusudhan (UC)

Що відомо про гарячі юпітери?

За межами Сонячної системи існує особливий тип екзопланет, які називаються гарячими юпітерами. Це масивні газові гіганти, які знаходяться на короткій відстані від своєї зірки. Їм потрібно лише кілька днів, щоб здійснити один оберт навколо світила. Атмосфери таких планет в екстремальних досліджуються вже майже два десятиліття. Основним методом для цього є трансмісійна спектроскопія. Коли екзопланета для спостерігачів з Землі проходить перед диском своєї зірки, випромінювання світила, що проникає крізь атмосферу планети, дозволяє дізнатися про її склад. Попередні спостереження виявили, що у спектрах гарячих юпітерів часто присутня водяна пара та монооксид вуглецю. Можливою причиною існування газових гігантів на таких коротких орбітах є їхня міграція в результаті гравітаційного взаємодії з протопланетним диском.

Яку екзопланету досліджували астрономи?

Відкрита у 1999 році екзопланета HD 209458b є знаковою для астрономів, адже вона стала першою, для якої зафіксували транзит. Вона знаходиться на відстані близько 159 світлових років від Сонця. ЇЇ маса становить 0,64 маси Юпітера, а радіус дорівнює 1,38 радіуса Юпітера. HD 209458b знаходиться на відстані 7 мільйонів кілометрів від своєї зірки. Це так близько, що їй потрібно лише 3,5 дні, щоб здійснити один оберт. Через це температура HD 209458b становить приблизно 1500 Кельвінів. Крім того, екзопланета має великий водневий «хвіст», що складається з атомів, які покидають її атмосферу. Раніше у газовій оболонці планети фіксували водяну пару, монооксид вуглецю та синильну кислоту. Астрономи провели нові спостереження під час чотирьох її транзитів у 2018 та 2019 роках, щоб дізнатися більше про атмосферу цього гарячого юпітера.

Про що вони дізналися?

Астрономи зафіксували синильну кислоту, монооксид вуглецю, невелику кількість водяної пари, а також метан, аміак та ацетилен. Несподівана велика кількість молекул, до складу яких входить вуглець, свідчить про те, що в атмосфері HD 209458b вуглецю приблизно стільки ж, скільки атомів кисню, або навіть більше. Це вказує на те, що планета виділяла газ, багатий вуглецем, під час свого формування. Таке можливо лише в тому випадку, якщо вона оберталася далі від зірки, ніж знаходиться зараз. Таким чином, астрономи встановили, що екзопланета пережила міграцію. На думку дослідників, інші гарячі юпітери також можуть демонструвати більш різноманітну хімію, ніж вважалося раніше, що може поставити під сумнів припущення щодо їхніх сонцеподібних та багатих киснем складів.