Хаббл обнаружил планету из тяжелых металлов, похожую на мяч для американского футбола.

Обнаруженная космическим телескопом Хаббл планета под названием WASP-121b извергает магниевый и железный газ. Это первый случай, когда так называемые «тяжелые металлы» — элементы, намного тяжелее водорода и гелия, — были обнаружены в выбросах большой газообразной экзопланеты, по размерам сопоставимой с Юпитером.

Обычно горячие планеты размером с Юпитер слишком холодные, чтобы конденсировать тяжелые элементы, такие как магний и железо, в облака. Но в случае с WASP-121b, который вращается очень близко к своей звезде, — верхняя атмосфера планеты достигает 2600 градусов по Цельсию. Температура в верхней атмосфере WASP-121b примерно в 10 раз выше, чем в любой известной планетарной атмосфере. Система WASP-121 находится на расстоянии около 900 световых лет от Земли.

«Тяжелые металлы были замечены в других так называемых «горячих Юпитерах» и раньше, но только в нижних слоях атмосферы», — поясняет ведущий исследователь Дэвид Синг из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд. «Соответственно, мы не знаем, покидают они атмосферу или нет. В случае же с WASP-121b мы видим магниевый и железный газ настолько далеко от планеты, что они не связаны гравитационно».

Ультрафиолетовый свет от звезды, которая ярче и горячее Солнца, нагревает верхнюю атмосферу и способствует ее разбеганию. Кроме того, по словам Синга, выход магния и железа может способствовать скачку температуры. «Эти металлы сделают атмосферу более непрозрачной в ультрафиолете, что может способствовать нагреву верхней атмосферы», — пояснил он.

Кипящая планета настолько близка к своей звезде, что находится на грани разрыва гравитацией звезды. Это расстояние означает, что планета имеет форму футбольного мяча благодаря гравитационным приливным силам (имеется в виду мяч для американского футбола, имеющий форму вытянутого сфероида).

«Мы выбрали эту планету для наблюдений, потому что она такая экстремальная», — говорит Синг. «Мы думали, что у нас есть шанс увидеть более тяжелые элементы, покидающие ее. Она очень горячая, ее удобно наблюдать, и это лучший способ обнаружить присутствие тяжелых металлов. Мы в основном искали магний, но здесь были обнаружены следы железа, в отличие от атмосферы других экзопланет. Однако было неожиданно увидеть это
в полученных данных так явно, на таких больших высотах и так далеко от планеты. Тяжелые металлы частично покидают атмосферу, потому что планета такая большая и раздутая, и поэтому ее гравитация относительно слабая. Это планета, которая активно теряет свою атмосферу».

Исследователи использовали спектрографический снимок космического телескопа обсерватории для поиска в ультрафиолетовом свете спектральных сигнатур магния и железа, отпечатанных на звёздном свете, фильтрующемся в атмосфере WASP-121b, когда планета проходила перед родительской звездой.

Эта экзопланета также является идеальной целью для будущих исследований космического телескопа им. Джеймса Уэбба (НАСА) для поиска в инфракрасном свете воды и углекислого газа, которые могут быть обнаружены только с помощью более длинных волн. Сочетание наблюдений телескопов Хаббл и Уэбб даст астрономам более полный перечень химических элементов, составляющих атмосферу планеты.

Исследование WASP-121b является частью Panchromatic Comparative Exoplanet Treasury (PanCET), программы Хаббла, предполагающей исследование 20 экзопланет размером от супер-Земли (в несколько раз больше массы Земли) до Юпитера (который в 100 раз превышает массу Земли), в первом крупномасштабном сравнительных исследовании в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном свете далеких миров.

Наблюдения WASP-121b дополняют историю развития планет о том, как планеты теряют свою изначальную атмосферу. Когда планеты образуются, они собирают атмосферу, содержащую газ, из диска, в котором образовалась планета и звезда. Эти атмосферы состоят в основном из первичных, легких газов — водорода и гелия, самых обильных элементов во вселенной. Эта атмосфера рассеивается, когда планета приближается к своей звезде.

«Горячие Юпитеры» в основном состоят из водорода, а Хаббл очень чувствителен к водороду, поэтому мы знаем, что эти планеты могут сравнительно легко потерять газ», — сказал Синг. «Но в случае WASP-121b газообразный водород и гелий вытекают, почти как река, и увлекают за собой эти металлы. Это очень эффективный механизм потери массы».

Прим: космический телескоп Хаббл — это проект международного сотрудничества между НАСА и Европейским космическим агентством. Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, управляет телескопом. Научный институт космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд, проводит научные исследования на базе Хаббл. STScI управляется Ассоциацией университетов по исследованию астрономии в Вашингтоне, округ Колумбия, под контролем НАСА.

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190801111047.htm