55 Рака е находится на удалении около 41 светового года от Земли и совершает оборот вокруг своей звезды всего за 17,7 часов. Чрезвычайно близкое расположение к звезде приводит к тому, что температура поверхности достигает значений, достаточных для плавления горных пород; это преобразует значительную часть внешней оболочки в обширный океан расплавленной породы – типичную характеристику лавовых планет.

Ученые уже давно предполагали наличие атмосферы у 55 Рака е, однако ее состав и свойства оставались предметом дискуссий. Предыдущие наблюдения с использованием телескопа «Джеймс Уэбб» выявили изменения в тепловом излучении планеты во времени, а также потенциальное присутствие углеводородов в атмосфере.

Группа международных исследователей провела повторный анализ пяти наборов данных, полученных при помощи «Уэбба». При этом данные были обработаны с полным спектральным разрешением, что отличалось от предыдущих подходов, которые использовали усредненные значения. Такой метод позволил выявлять не общие характеристики спектральных полос, а отдельные линии молекул. Для этого ученые применили технику кросс-корреляции – способ усиления слабых сигналов из множества линий одной и той же молекулы.

В результате анализа данных наблюдений в одном случае из пяти был зарегистрирован отчетливый сигнал монооксида углерода (CO) с уровнем достоверности примерно восемь сигм – такой показатель практически исключает возможность случайного возникновения. В двух других случаях наблюдались более слабые признаки наличия этого же газа, а во всех остальных наблюдениях он либо отсутствовал совсем, либо был значительно менее выраженным.

Примечательно, что монооксид углерода обнаружен не в процессе поглощения света, а при его излучении. Как правило, это свидетельствует о том, что верхние слои атмосферы имеют более высокую температуру, чем нижние. Для объяснения такого явления с помощью компьютерного моделирования ученым пришлось предположить наличие сильной температурной инверсии – нетипичного распределения температуры, когда температура резко возрастает на небольшой высоте.

Однако, даже самые сложные теоретические модели испытывали затруднения при интерпретации обнаруженной интенсивности сигнала. Кроме того, атмосфера должна была обладать крайне низкой концентрацией углекислого газа (CO₂). Выполненные вычисления указывали на то, что его присутствие должно быть не более одной тысячной от уровня монооксида углерода; иначе линии CO были бы заглушены гораздо более мощным сигналом CO₂.

Наилучшие результаты показали расчеты атмосферы, насыщенной водородом. В подобных условиях формирование резких перепадов температуры происходит легче, а химическое равновесие автоматически смещается в сторону образования CO вместо диоксида углерода (CO₂). Авторы научной работы полагают, что это может свидетельствовать о восстановленном химически состоянии магматического океана внутри планеты, из которого постоянно выделяются различные газы.

Не менее интересным представлялась изменчивость сигнала. Атмосфера звезды 55 Рака е, возможно, подвержена непрерывным изменениям и перестройкам. Одним из вероятных объяснений является периодическое высвобождение газов из магматического слоя.

Альтернативная версия постулирует наличие последовательности «извержение газов – формирование туманностей»: выброшенные материалы создают облака, снижающие температуру поверхности и приостанавливающие последующее выделение газа. После того как эти образования рассеются, процесс повторяется. Кроме того, нельзя игнорировать воздействие сильных воздушных масс или даже потерю части атмосферы в космическое пространство под действием звездного излучения.

В настоящий момент специалисты не располагают достаточными данными для точного определения причины наблюдаемых изменений в атмосфере. В перспективе исследователи планируют использовать наземную установку METIS, размещенную на Очень большом телескопе (ELT), чтобы более детально проанализировать этот феномен у экзопланеты 55 Рака е. Ожидается, что ее характеристики позволят с большей точностью отслеживать трансформации атмосферы. Результаты исследований опубликованы на сервере препринтов Корнеллского университета.

<!—

.shesht-social-sharing-block {
margin-top: -40px;
}

—>