Астрономы обнаружили новую химическую сигнатуру в атмосфере экзопланеты с помощью телескопа Subaru

Международное сотрудничество астрономов обнаружило новую химическую сигнатуру в атмосфере внесолнечной планеты -- то есть планеты, которая вращается вокруг звезды, отличной от нашего Солнца. Гидроксильный радикал (ОН) был найден на дневной стороне экзопланеты WASP-33b.

Об этом говорится в пресс-релизе на сайте телескопа Субару.

Планета WASP-33b -- это так называемый "сверхгорячий юпитер", планета-газовый гигант, которая вращается вокруг своей звезды гораздо ближе, чем Меркурий вращается вокруг Солнца (рис. 1), и поэтому достигает температуры свыше 2500 градусов по Цельсию (достаточно горячее, чтобы расплавить большинство металлов). Ведущий исследователь из Центра астробиологии и Королевского университета в Белфасте, доктор Стеванус Нугрохо, говорит: "Это первое прямое свидетельство наличия ОН в атмосфере планеты вне Солнечной системы. Это показывает не только то, что астрономы могут обнаружить эту молекулу в атмосферах экзопланет, а также то, что они могут начать понимать подробную химию этой планетарной популяции".

В атмосфере Земли ОН в основном образуется в результате реакции водяного пара с атомарным кислородом. Это так называемый "атмосферный детергент", который играет решающую роль в атмосфере Земли для очистки загрязняющих газов, опасных для жизни (например, метан, угарный газ). На гораздо горячей и большей планете, такой как WASP-33b (рисунок 2, где астрономы ранее обнаруживали признаки железа и газа оксида титана), ОН играет ключевую роль в определении химического состава атмосферы через взаимодействие с водяным паром и угарным газом. Считается, что большая часть ОН в атмосфере WASP-33b образуется в результате разрушения водяного пара через очень высокую температуру. "В наших данных мы видим лишь предварительный и слабый сигнал водяного пара, что подтверждает мнение о том, что вода разрушается с образованием гидроксила в этой экстремальной среде", - объясняет доктор Эрнст где Моодж из Королевского университета Белфаста, соавтор этого исследования.

Рис. 2. © Astrobiology Center

Чтобы сделать это открытие, команда применила прибор InfraRed Doppler (IRD) на телескопе Subaru диаметром 8,2 метра, который находится в районе вершины Маунакеа на Гавайях (около 4200 м над уровнем моря). Этот новый прибор может обнаруживать атомы и молекулы с помощью их "спектральных отпечатков", уникальных наборов признаков темного поглощения, наложенных на радугу цветов (или спектр), которую излучают звезды и планеты. По мере того, как планета вращается вокруг своей звезды, её скорость относительно Земли меняется со временем. Подобно тому, как сирена скорой помощи или грохот двигателя гоночного автомобиля, как кажется, меняют высоту тона, проезжая мимо, частоты света (то есть цвета) этих спектральных отпечатков меняются со скоростью движения планеты. Это позволяет нам отделить сигнал планеты от ее яркой звезды, которая обычно перекрывает такие наблюдения, несмотря на то, что современные телескопы являются не настолько мощными, чтобы делать прямые изображения таких екзопланет-"горячих юпитеров".

"Наука о внесолнечных планетах является относительно новой, и ключевой целью современной астрономии является детальное изучение атмосфер этих планет и в конце концов поиск" землеподобных "экзопланет - планет, похожих на нашу собственную. Каждый новый открытый вид атмосферы еще дальше улучшает наше понимание экзопланет и методов, необходимых для изучения их атмосферы, и приближает нас к этой цели", - говорит доктор Нил Гибсон, профессор Тринити-колледж в Дублине и соавтор этой работы. Воспользовавшись уникальными возможностями IRD, астрономы смогли обнаружить крошечный сигнал от гидроксила в атмосфере планеты. "IRD -- это лучший инструмент для изучения атмосферы экзопланеты в инфракрасном пространстве", - добавляет профессор Мотохиде Тамура, один из главных исследователей IRD, директор Центра астробиологии и соавтор этой работы.

"Эти методы для атмосферной характеристики экзопланет до сих пор применимы лишь к очень горячим планетам, но мы хотели бы и дальше разрабатывать приборы и техники, которые позволят применять эти методы на более холодных планетах и, в конце концов, на второй Земли", - говорит д-р Хаджиме Кавахара, доцент Токийского университета и соавтор этой работы.

Профессор Крис Уотсон из Королевского университета в Белфасте, соавтор этого исследования, продолжает: "Хотя WASP-33b может быть гигантской планетой, эти наблюдения является испытанием для следующего поколения объектов, таких как Тридцатиметровый телескоп и Европейский чрезвычайно большой телескоп в поиске биосигнатур на меньших и потенциально каменистых мирах, что может дать подсказки на один из древнейших вопросов человечества: "Одинокие ли мы?"

Эти результаты были опубликованы в "Astrophysical Journal Letters" 23 марта 2021 (Nugroho et al. 2021, "Первое обнаружение эммисии гидроксильного радикала из атмосферы экзопланеты: високодисперсионная характеристика WASP-33b с помощью Subaru/IRD").

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.