Виявлено рідкоземельні метали в атмосфері палаюче-гарячої екзопланети

Вчені за допомогою спектрографу виявили рідкоземельні метали на розжареній екзопланеті, яка знаходиться за 650 світлових років від нас.

Про це говориться в прес-релізі Університету Берна.

KELT-9 b – найбільш гаряча із відомих на сьогодні екзопланет. Влітку 2018 року об’єднана команда астрономів з університетів Берна і Женеви знайшла в її атмосфері сигнатури газоподібного заліза і титану. Тепер ці дослідники також змогли виявити сліди випареного натрію, магнію, хрому і рідкоземельних металів скандію і ітрію.

Екзопланети – це планети поза нашою Сонячною системою, які обертаються навколо інших зірок. Після відкриття перших екзопланет у середині 90-х років, їх було виявлено більше 3 тисяч. Багато з цих планет екстремальні в порівнянні з планетами нашої сонячної системи: вони – гарячі газові гіганти, що рухаються на орбітах неймовірно близько до своїх зірок-господарів, іноді протягом періоду менше кількох днів. Схожих планет не існує в нашій Сонячній системі, і їх існування не піддається передбаченням того, як і чому утворюються планети. Протягом останніх 20 років астрономи з усього світу працювали над тим, щоб зрозуміти, звідки взялися ці планети, з чого вони зроблені і який у них клімат.

Надзвичайно гарячий газовий гігант

KELT-9 – зірка, розташована за 650 світлових років від Землі в сузір′ї Лебедя. Її екзопланета KELT-9 b є прикладом найбільш екстремальних з цих так званих гарячих юпітерів, тому що вона обертається дуже близько до своєї зірки, яка майже вдвічі гарячіша за Сонце. Тому температура атмосфери планети досягає близько 4000 °C. У такій жарі всі елементи майже повністю випаровуються і молекули розпадаються на їхні складові атоми – схоже на те, як у зовнішніх шарах зірок. Це означає, що атмосфера не містить хмар або аерозолів, а небо ясне, здебільшого прозоре для світла від своєї зірки.

Атоми, які є складовими газу атмосфери, поглинають світло в дуже специфічних кольорах в спектрі, і кожен атом має унікальний "відбиток" кольорів, який він поглинає. Ці відбитки можна виміряти за допомогою чутливого спектрографа, встановленого на великому телескопі, що дозволяє астрономам розпізнати хімічний склад атмосфер планет, які знаходяться за багато світлових років від Землі.

Екзопланета як скарбниця

Команда дослідників з університетів Берна і Женеви співпрацювала, використовуючи цей метод, і зробила цікаве відкриття. «Використовуючи спектрограф HARPS-North на Італійському національному телескопі на острові Ла-Пальма, ми виявили атоми заліза і титану в гарячій атмосфері KELT-9 b», - пояснив директор і професор Центру Космосу і Життєздатності (CSH) в Університеті Берна і член Національного центру компетенції в галузі дослідження планет Кевін Хенг.

Команда спостерігала за системою KELT-9 влітку минулого року вдруге, з метою підтвердити їх попередні виявлення, а також для пошуку додаткових елементів, які також можуть бути присутніми в даних. Їх огляд включав 73 атома, серед яких деякі так звані рідкоземельні метали. Ці речовини менш розповсюджені на Землі, але застосовуються в сучасних матеріалах і пристроях. Йєнс Хоймейкерс – провідний автор дослідження, яке наразі опубліковано в журналі «Astronomy & Astrophysics», і який є докторантом в CSH в Берні і в Женевській обсерваторії, каже: «Наша команда передбачила, що спектр цієї планети цілком може бути скарбницею, де можна виявити безліч видів, які раніше не спостерігалися в атмосфері будь-якої іншої планети».

Після ретельного аналізу дослідники дійсно виявили сильні сигнали випаруваного натрію, магнію, хрому і рідкоземельних металів скандію та ітрію в спектрі планети. Останні три з них ніколи раніше не були виявлені в атмосфері екзопланет. «Команда також удосконалила свою інтерпретацію цих даних і змогла використати ці сигнали, щоб оцінити, на якій висоті в атмосфері планети ці атоми поглинають», - говорить Йєнс Хоймейкерс. Більш того, дослідники дізналися більше про сильні глобальні структури вітру високо в атмосфері, який переносить матеріал з однієї півкулі до іншої.

«З подальшими спостереженнями, за допомогою того ж методу, в майбутньому можна буде виявити багато інших елементів в атмосфері цієї планети, і, можливо, також на інших планетах, які нагріваються до аналогічно високих температур», - пояснює Йєнс Хоймейкерс. Кевін Хенг додає: «Є хороші шанси, що одного дня ми знайдемо так звані біосигнатури, тобто признаки життя, на екзопланеті, використовуючи ті ж методи, які ми застосовуємо сьогодні. В кінцевому рахунку, ми хочемо використовувати наше дослідження для зрозуміння походження і розвитку Сонячної системи, а також походження життя».

Читайте ще цікаві новини про космос.