В атмосфере сверхгорячего юпитера MASCARA-4b зафиксирован широкий спектр тяжелых химических элементов, в том числе самарий — самый тяжелый из когда-либо обнаруженных на планетах за пределами Солнечной системы. Обнаруженные в большом количестве и находящиеся на значительных высотах, эти элементы могут свидетельствовать об уникальных особенностях, характерных для атмосфер больших и горячих экзопланет.
В прошлом году в атмосферах двух удаленных газовых гигантов, подобных Юпитеру обнаружили барий. Имея атомный номер 56, он стал самым тяжелым химическим элементом из когда-либо найденных на планетах за пределами Солнечной системы. Однако этот рекорд продержался недолго. На днях китайские астрономы сообщили о регистрации рубидия и самария в атмосфере газового гиганта MASCARA-4b. Таким образом, звание «самого тяжелого элемента из обнаруженных на экзопланетах» занял самарий, ядро которого содержит на шесть протонов больше, чем барий. Статья об этом готовится к публикации и уже доступна в библиотеке препринтов arXiv.
Планету MASCARA-4b открыли в 2020 году. Она расположена в 557 световых годах от нас, у звезды чуть крупнее Солнца — бело-желтого карлика спектрального класса А. Сама MASCARA-4b в полтора раза больше Юпитера, в 3,1 раза тяжелее него и находится на очень тесной орбите: дистанция до звезды составляет менее пяти процентов от среднего расстояния между Землей и Солнцем, а полный оборот планета совершает всего за 2,8 суток. Все это делает MASCARA-4b газовым гигантом из класса сверхгорячих юпитеров. Его температура на поверхности достигает свыше 2000 градусов Цельсия.
Используя телескоп VLT, расположенный в Чили, Вэй Ван (Wei Wang) и его коллеги из Национальной астрономической обсерватории Китая провели спектральный анализ атмосферы экзопланеты MASCARA-4b. В результате анализа были обнаружены линии бария, рубидия (атомный номер 37) и самария (атомный номер 62. Их наличие не вызывает удивления, поскольку и планеты, и многие звезды содержат некоторое количество тяжелых элементов. Однако, как правило, их концентрация невелика, и они, скорее, оседают, чем остаются в верхних слоях атмосферы.
MASCARA-4b представляет собой весьма необычный объект. В ее атмосфере обнаружены значительные концентрации самария, бария и рубидия, расположенные на большой высоте, что и обеспечило возможность их обнаружения. Это, вероятно, указывает на практически полное отсутствие воды и кислорода, которые способны легко вступать в реакцию с самарием и выпадать в осадок на поверхности. Судя по всему, атмосферы сверхгорячих Юпитеров содержат меньше легких элементов и летучих молекул, чем обычные газовые гиганты.