То, что наша галактика изобилует экзопланетами, уже не новость. Хотя число открытых и подтвержденных экзопланет велико, предстоит еще много работы по их идентификации. Но не только это! Характеристика их структуры и атмосферы является ключевым элементом в понимании процесса их эволюции. Среди исследовательских групп, занимающихся экзопланетологией, одна из них сосредоточилась на изучении атмосферы планеты WASP-77Ab, удаленной от нас на 340 световых лет.
Анализ данных, собранных космическим телескопом Хаббл и наземными телескопами обсерватории Gemini, впервые позволил напрямую измерить количество воды и угарного газа в атмосфере экзопланеты.
Благодаря космическому телескопу «Хаббл» было сделано множество открытий. Однако, как и все инструменты, он имеет свои ограничения. Исследователи под руководством доцента Университета штата Аризона Мишеля Лайна не могли основывать свой сбор данных только на этом телескопе. Возможности «Хаббла» позволяют им измерять только содержание воды (или кислорода) в атмосфере, но их также интересует угарный газ.
Здесь на помощь приходит телескоп Gemini South из обсерватории Gemini в Чили. Южный телескоп Gemini определяет наличие и количество различных газов в атмосфере экзопланеты. В частности, данные собираются спектрометром IGRINS (Immersion GRating INfrared Spectrometer).
Анализ смещения линий в спектре поглощения дает информацию о количестве газа в газовой оболочке экзопланеты. Благодаря точным измерениям содержания воды и угарного газа в атмосфере изучаемой экзопланеты, исследователи смогли оценить относительное количество кислорода и углерода. Полученные результаты, как говорит Лайн, соответствуют ожиданиям и похожи на результаты исследования звезды, вокруг которой вращается планета.
Помощь в поиске внеземной жизни
Теперь цель команды — проанализировать таким же образом по меньшей мере 15 других планет, создав выборку атмосферных измерений. Мишель Леви в связи с этим заявляет:
«Сейчас мы находимся на том этапе, когда мы можем получить точные данные об изобилии газов, сравнимые с данными по планетам нашей Солнечной системы. Измерение содержания углерода и кислорода (и других элементов) в атмосфере более крупной выборки экзопланет обеспечивает столь необходимый контекст для понимания происхождения и эволюции наших газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн«.
Но это еще не все. Получение таких точных измерений количества газа в далекой атмосфере может пригодиться в поисках жизни на других планетах. Еще раз процитируем ведущего автора исследования
«Эта работа представляет собой новаторскую демонстрацию того, как мы будем измерять биосигнатурные газы, такие как кислород и метан, на других потенциально пригодных для жизни мирах в недалеком будущем«.
Несомненно, появление новых телескопов внесет значительный вклад в составление каталога экзопланетных атмосфер. Среди них самым долгожданным вкладом, безусловно, является космический телескоп Джеймса Уэбба. Для наземных телескопов наибольшее значение имеет Гигантский Магелланов телескоп, строительство которого планируется завершить к 2029 году.
Кто такой WASP-77Ab?
Планета, проанализированная международной исследовательской группой, называется WASP-77Ab. Открытая в 2012 году благодаря транзитному методу, она является «горячим Юпитером», поскольку по размерам сопоставима с нашей планетой Юпитер, хотя расположена на более близком расстоянии от звезды. Фактически, ее температура превышает 1090 °C. Расстояние от Земли составляет 340 световых лет, около 3,2×10^15 км! Размер этого класса планет облегчает изучение их атмосфер, внося значительный вклад в определение теорий формирования планет.