Астрономы из Бельгии с помощью данных телескопа «Джеймс Уэбб» исследовали газового гиганта WASP-107b и обнаружили в его атмосфере химический элемент, которого по расчетам там не должно быть.
В 2017 году астрономы обнаружили… открыли экзопланету юпитерианских размеров WASP-107bОбъект оказался несколько крупнее Нептуна (1,8 массы Нептуна, или около 30 масс Земли), а по радиусу уступает Юпитеру (0,94 радиуса Юпитера). Такие параметры указывали на то, что плотность… WASP-107bПлотность планеты должна быть существенно ниже плотности любой из известных экзопланет — 0,134 грамма на кубический сантиметр, что в разы меньше плотности воды.
ВASP-107b вращается вокруг звезды, немного более холодной и менее массивной, чем наше Солнце. Расстояние между ними составляет 0,06 астрономической единицы (почти девять миллионов километров). Полный оборот вокруг родительской звезды объекту… делает за 5,7 земных суток.
По расчётам на компьютере, планета за пределами Солнечной системы, возможно, имеет ядро, масса которого составляет как минимум 4,6 земных массы. «распухшей» газовой оболочкойСостоит из гелия и водорода. По расчётам, масса этой оболочки должна составлять 85% от общей массы планеты. Однако из-за близости к звезде экзопланета теряет атмосферу под действием ультрафиолетового излучения. Скорость потери варьируется от 0,1 до четырех процентов от общей массы за миллиард лет, при этом у неё образуется вытянутый кометоподобный хвост.
Отметим, что наблюдения за WASP-107b проводили еще до запуска космического телескопа NASAДжеймс Уэбб стал родоначальником новой эпохи в астрономии.
Группа учёных из Левенского католического университета использовала данные, полученные инструментом «Уэбба». MIRIЭто устройство дает возможность наблюдать в средних и длинных инфракрасных волнах для более глубокого изучения атмосферы. WASP-107b.
В работе, опубликованной в журнале NatureАстрономы сообщили о находке водяного пара, сероводорода и диоксида серы в газовой оболочке супернептуна. SO2Оксиды и силикаты — основные компоненты нашей планеты.
Низкая плотность экзопланеты и ее «раздутость» позволили исследовать атмосферу в 50 раз глубже, чем, например, это возможно с Юпитером. Это объясняется просто: спектры экзопланеты более заметны в менее плотной атмосфере. пояснила один из авторов исследования Лин Дечин (Leen Decin).
Открытия химических элементов в атмосферах экзопланет, в том числе жизненно важных, уже давно не являются новинкой. С началом работы обсерватории «Уэбб» таких открытий стало больше. Ученых заинтересовало другое.
Прежде всего, сернистый газ. Ранее его обнаруживали в атмосферах экзопланет, но только на горячих газовых гигантах с средней температурой 927 градусов Цельсия. Температура на WASP-107bТемпература экзопланеты не превышает 450 градусов, что указывает на ее «холодность». В таких условиях сернистый газ не смог бы образовать атмосферу. Компьютерные модели предполагали его полное отсутствие. WASP-107b.
Тогда почему это соединение присутствует там? Возможно, его образование стимулирует собственная «раздутая» газовая оболочка гиганта, как предполагают Дечин и ее коллеги.
Звезда-родительница экзопланеты достаточно холодная, поэтому излучает мало высокоэнергетических фотонов. Вследствие низкой плотности и расширенной структуры атмосферы экзопланеты фотоны могут проникать глубоко внутрь, вызывая химические реакции, необходимые для образования сернистого газа.
В верхних слоях атмосферы учёных удивили силикатные облака. WASP-107b.
При низких температурах вода на Земле замерзает. На горячих газовых гигантах некоторые химические элементы, например силикаты, могут замерзать при совершенно других условиях, образуя облака. Такое явление наблюдается у экзопланет с температурой около 1000 градусов. WASP-107bМодельные прогнозы предполагали образование таких облаков на значительной глубине атмосферы при температуре чуть ниже 450 градусов. Бельгийские астрономы обнаружили их на более высоких уровнях. Что стало причиной этого?
Учёные считают, что силикаты испаряются на глубине горячей атмосферы. Затем пар поднимается вверх, где прохладнее. Там он конденсируется и образуются новые облака. После этого выпадают дожди, и цикл повторяется. Процесс схож с круговоротом воды на Земле. Непрерывный цикл сублимации и конденсации при помощи вертикального переноса, возможно, объясняет постоянное присутствие силикатных облаков в верхней атмосфере. WASP-107b.
Исследование освещает необычный мир супернептуна и расширяет представления об атмосферах подобных объектов. Результаты могут улучшить модели формирования и эволюции экзопланет, основанные на сложных взаимодействиях веществ и климата таких миров.