General, Research, Technology

На цій сверхгорячей екзопланете - справжній «залізна завіса» замість неба

Вперше в історії астрономи виявили залізо ітитан в атмосфері планети за межами Сонячної системи. Ця екзопланета - KELT-9b - являє собою найгарячіший інопланетний світ з усіх, що ми коли-небудь знаходили. Планета настільки розпечена, що її температура вище навіть, ніж у більшості зірок. Гаряча екзопланета розташована приблизно в 620 світлових роках від Землі в сузір'ї Лебедя - астрономи називають такі «сверхгорячей Юпітерами». KELT-9b - гігантський газовий мир, схожий на Юпітер, найбільшу планету в Сонячній системі. Однак маса його в три рази більше юпитерианской і діаметр - в два рази, а орбіта розташована дуже близько до батьківської зірки екзопланети, KELT-9.

«Сверхгорячей Юпітер» - це неофіційний терміндля гарячих екзопланет типу Юпітера, температури яких перевершують 1700 градусів Цельсія. Вони «настільки гарячі, що мають певні подібності з зірками, хоча є планетами», говорить Кевін Хен, астрофізик з університету Берна в Швейцарії. KELT-9b може досягати температур в 4300 градусів.

Найгарячіша планета

Це рекордна тепло дозволило астрономамвиявити залізо і титан в атмосфері KELT-9b. Хоча вчені давно підозрюють, що ці елементи присутні на деяких екзопланетах, залізо є одним з найпоширеніших елементів у Всесвіті - їх важко виявити в прохолодній середовищі, тому що атоми в основному «заточені в інших молекулах», говорить Хен. Але KELT-9b настільки гаряча, що хмари не конденсується в його атмосфері, дозволяючи окремим атомам заліза та інших металів літати окремо.

Титан був помічений в атмосфері екзопланети іраніше - але не в атомній формі. У вересні 2017 астрономи, що працюють з космічним телескопом Хаббла, оголосили, що виявили діоксид титану в атмосфері екзопланети Kepler-13A.

Астрономи можуть виявляти різні елементи,вивчаючи спектр світла, що виходить від об'єкта в просторі. Оскільки екзопланета не випромінює свій власний світ, Хен і його команда дослідників вивчили дані телескопа, зібрані під час сонячного транзиту, коли екзопланета проходила прямо перед своєю зіркою.

Що зручно, дані вже існували до того, якХен і його співавтори вирішили зайнятися цим дослідженням. Після того, як його колеги з Женевського університету використовували спектральні дані для пошуку водню в атмосфері KELT-9b, «вони фактично зберігали дані в ящику, тому що не було ніяких підстав шукати залізо або титан», говорить Хен. «Потім, кілька місяців тому, ми провели теоретичне дослідження, яке передбачило, що залізо і титан повинні бути там, і це мотивувало нас на пошук».

Використовуючи дані річної давнини відНаціонального телескопа Галілея в Ла-Пальмі, Іспанія, вчені почали полювання на метали в спектрі світла, який світив через атмосферу KELT-9b протягом 5-годинного транзиту. Ці дані були зібрані з використанням спектрографа HARPS.

«Різні атоми і молекули демонструють різнісигнатури, коли ви розщеплює світло на спектр », говорить Хен. «Маючи достатню дозвіл, достатньо даних, можна забезпечити кожну молекулу унікальною підписом». Пошук підписів заліза і титану - елементів, які, на думку Хена і його команди, повинні бути в атмосфері KELT-9b - зажадає «поєднання потужних обчислень, ретельного дослідження спектроскопических баз даних і педантичного збору подробиць», писав Хен.

Команда Хена звернулася за допомогою до СаймонуГримму, астрофізику з Університету Берна, фахівця з розрахунками непрозорості атом і молекул. «Ці непрозорості не так легко розрахувати, тому що потрібно оцінювати сили і форми мільйонів і мільярдів спектральних ліній».

Попередні дослідження, в рамках яких велипошук водню в атмосфері KELT-9b, побачили сильні лінії абсорбції водню в спектрі, не проводячи жодних складних крос-кореляційних аналізів, щоб знайти залізо і титан, на відміну від дослідження Хена. Астрономи, які збирали дані для пошуку водню, не мали теоретичної мотивації для серйозного пошуку металів на зразок заліза.

Інше дослідження, опубліковане 2 липня вжурналі Nature Astronomy, показало, що водень фактично «википає» з атмосфери KELT-9b і засмоктується батьківської зіркою планети. «Можливо, важкий метал теж тікає внаслідок того, що потужний втечу водню« затягує »важкі елементи в верхні шари атмосфери», говорить Фей Янь з Інституту астрономії Макса Планка, провідний автор дослідження.

У той час як залізо і титан в атмосфері KELT-9bбули важливим відкриттям, Хен каже, що цікава сама техніка відкриття. Тому що такий же метод буде використовуватися для виявлення біосигнатура. Втім, малоймовірно, що астрономи знайдуть будь-які ознаки життя на цій пекельній планеті.