Исследователи определили размеры «хвостов» экзопланеты типа «горячий Юпитер» и предложили объяснение необычайно протяженной гелиевой атмосферой вдоль ее орбиты.
Множество экзопланет обнаруживаются астрономами по незначительному уменьшению яркости звезды, возникающему в момент прохождения планеты перед ней. Этот метод, основанный на транзитах, позволяет установить не только размер и период обращения небесного тела, но и наличие у него атмосферы. Так, более десяти лет назад был подтвержден факт существования газового гиганта HAT-P-32b, вращающийся вокруг звезды жёлто-белого цвета HAT-P-32 в 1044 световых годах от Земли.
В ходе изучения траектории движения объекта ученые зафиксировали наличие хвостов, простирающихся как в направлении его движения, так и в противоположном. Однако их размеры не удалось установить, поскольку наблюдения проводились только в момент прохождения планеты перед звездой.
«Мы не смогли бы наблюдать за ними без продолжительных наблюдений, выполненных на телескопе „Хобби — Эберли“, — пояснила Кэролин Морли, руководитель исследовательской группы, занимающейся изучением атмосфер экзопланет HET Exospheres.
Группа наблюдала за HAT-P-32b на протяжении нескольких ночей. Орбитальный период этого газового гиганта составляет всего 2,2 земных дня, поэтому ученые смогли собрать данные за полный оборот планеты вокруг звезды и вычислить размер хвостов.
Астрономы довольно часто обнаруживают экзопланеты, обладающие хвостами. Возникновение этих хвостов может быть вызвано различными факторами. Столкновение с другим небесным объектом может привести к образованию потока из пыли и обломков. Если же хвост состоит из газа, то, вероятнее всего, причиной послужила звезда. Хотя по своей массе HAT-P-32b почти в два раза меньше Юпитера, по радиусу — в два раза больше. И летает он значительно ближе к своей звезде, чем Меркурий — к Солнцу.
Из-за высокой температуры атмосфера планеты расширилась настолько, что её внешние слои преодолели силу гравитационного притяжения гиганта и распространились по орбите на расстояние, как минимум в 53 раза больше её радиуса. При этом эти слои растянулись на расстояние, в семь раз превышающее радиус звезды.
По словам авторов исследования, опубликованного в Science Advances, хвосты HAT-P-32b — значительная из известных структур, имеющих отношение к экзопланетам, и обладающая максимальной известной протяженностью. Однако, при сравнении характеристик HAT-P-32b с характеристиками более десяти других похожих планет, ученые не смогли выявить явную закономерность в образовании хвостов. Видимо, играет роль комбинация факторов: заполнение полости Роша, величина поверхностной гравитации, температура планеты и излучение звезды.
«Возможность наблюдения за одной планетарной системой в течение нескольких ночей подряд позволяет выявлять столь крупные физические структуры. По мнению главного автора исследования, Чжоуцзянь Чжана, аналогичные атмосферы, сброшенные другими планетами, вероятно, также сильно растянулись и ожидают своего обнаружения.
«Наши результаты исследования HAT-P-32b помогут понять, как другие планеты взаимодействуют со своими звездами», — добавила Морли. Конечно, чем больше данных удастся собрать, тем точнее будут модели и полноценнее понимание эволюции систем.