"Химический отпечаток" первой транзитной экзопланеты указал на ее далекое место рождения

Астрономы нашли доказательства того, что первая экзопланета, идентифицированная транзитным методом, могла мигрировать на близкую орбиту к звезде от расположенного далеко места рождения.

Об этом рассказывают в Уорикском университете (Великобритания).

Анализ атмосферы планеты идентифицировал химический «отпечаток» планеты, которая сформировалась гораздо дальше от своего солнца, чем она находится в настоящее время. Это подтверждает прежние представление о том, что после формирования планета переместилась к своему настоящему местоположению на расстояние лишь 7 миллионов км от своего солнца, или эквивалент 1/20 расстояния от Земли до нашего Солнца.

Международная команда астрономов опубликовала свои выводы 7 апреля в журнале Nature. Уорикский университет руководил моделированием и интерпретацией результатов, которые впервые показали, что были измерены аж шесть молекул в атмосфере экзопланеты для определения ее состава.

Это также первый случай, когда астрономы использовали эти шесть молекул, чтобы благодаря составу атмосферы окончательно определить месторасположение, в котором эти горячие, гигантские планеты образуются.

С новыми, более мощными телескопами, которые вскоре будут введены в действие, их методика также может быть использована для изучения химии экзопланет, на которых потенциально может существовать жизнь.

В этом последнем исследовании с помощью Telescopio Nazionale Galileo в Ла-Пальме, Испания, были получены спектры высокого разрешения атмосферы экзопланеты HD 209458b при четырех ее проходах перед своей звездой. Свет от звезды меняется во время его пребывания за атмосферой планеты, и анализируя различия в полученном спектре, астрономы могут определить, какие химические вещества присутствуют и в каком количестве.

Впервые астрономам удалось обнаружить цианид водорода (синильная кислота), метан, аммиак, ацетилен, окись углерода и небольшое количество водяного пара в атмосфере HD 209458b. Неожиданное обилие молекул на основе углерода (цианид водорода, метан, ацетилен и оксид углерода) позволяет предположить, что в атмосфере находится примерно столько атомов углерода, сколько и атомов кислорода, что вдвое превышает ожидаемое количество углерода. Это свидетельствует о том, что во время процесса своего формирования планета преимущественно накапливала газ, богатый углеродом, что возможно лишь в том случае, если она вращалась гораздо дальше от звезды при формировании, скорее всего, на том же расстоянии, что Юпитер или Сатурн в нашей собственной Солнечной системе.

Доктор Сиддхарта Ганди из факультета физики Уорикского университета сказал: "Ключевыми химическими веществами является углеродоносные и азотоносные виды. Если эти виды находятся на том уровне, на котором мы их обнаружили, это свидетельствует об атмосфере, обогащенной углеродом соотносимо к кислороду. Мы впервые использовали эти шесть химических видов, чтобы сузить то место, где на своем протопланетном диске она изначально формировалась".

"Нет возможности, чтобы планета образовалась с такой богатой углеродом атмосферой, если бы она находилась в пределах линии конденсации водяного пара. При очень горячей температуре этой планеты (1500 К), если атмосфера содержит все элементы в такой же пропорции, как у материнской звезды , кислорода должно быть в два раза больше, чем углерода, и он в основном долж.ен связываться с водородом, образуя воду, или с углеродом - образуя оксид углерода. Наш совершенно другой вывод согласуется с современным пониманием того, что горячие Юпитеры, такие как HD 209458b, сформировались далеко от своего текущего местоположения".

Используя модели планетарного образования, астрономы сравнили химический отпечаток HD 209458b с тем, что они ожидают увидеть для планеты такого типа.

Звездная система начинает жизнь в виде диска материала, окружающего звезду, который скапливается, образуя твердые ядра планет, которые затем накапливают газообразный материал, образовывая атмосферу. Находясь близко к звезде, где жарче, в атмосфере большая часть кислорода остается в водяном паре. Затем, когда вода становится прохладнее, она конденсируется, превращаясь в лед, и замыкается в ядре планеты, оставляя атмосферу, более насыщенную молекулами на основе углерода и азота. Поэтому, как ожидалось, планеты, вращающиеся близко к Солнцу, имеют атмосферу, богатую кислородом, а не углеродом.

HD 209458b была первой экзопланетой, которую удалось идентифицировать с помощью транзитного метода - при наблюдении за ней, когда она проходила перед звездой. Она была предметом многих исследований, но это первый раз, когда в ее атмосфере было измерено шесть отдельных молекул для создания детального «химического отпечатка».

Доктор Маттео Броги из команды Уорикского университета добавляет: "Путем масштабирования этих наблюдений мы сможем сказать, какие классы планеты у нас есть с точки зрения локации их образования и ранней эволюции. На самом деле важно, чтобы мы не работали, предполагая, что существует лишь пара молекулярных видов, которые важны для определения спектров этих планет, как это часто делали раньше. Выявление как можно большего количества молекул полезно, коли мы переходим к тестированию этой методики на планетах с условиями, пригодными для жизни, потому что нам понадобится полное портфолио химических видов, которые мы можем обнаружить".

Паоло Джакоббе, научный сотрудник Итальянского национального института астрофизики (INAF) и ведущий автор статьи, сказал: "Если бы это открытие было романом, то он начинался бы с "В начале была только вода...", поскольку подавляющее большинство выводов о атмосферах экзопланет с ближне инфракрасных наблюдений основывались на наличии (или отсутствии) водяного пара, который доминирует в этой области спектра. Мы спросили себя: действительно ли возможно, что все другие виды, ожидаемые от теории, не оставляют любой измеряемый след? Открытие того, что их можно обнаружить, благодаря нашим усилиям по совершенствованию методов анализа, открывает новые горизонты исследований".

[-noviny-cosmos-]