|
Экстремальные условия на верхгорячей суперземле
|
|
|
|
Исследователи, использующие космический телескоп НАСА "Джеймс Уэбб", обнаружили самые убедительные доказательства наличия атмосферы на каменистой планете за пределами нашей Солнечной системы. Наблюдения за сверхгорячей суперземлей TOI-561 b позволяют предположить, что экзопланета окружена толстым слоем газов над глобальным океаном магмы.
|
|
|
|
Опубликовав свои выводы в журнале Astrophysical Journal Letters, исследователи говорят, что полученные результаты помогают объяснить необычно низкую плотность планеты и бросают вызов распространенному мнению о том, что относительно маленькие планеты, расположенные так близко к своим звездам, не могут поддерживать атмосферу.
|
|
|
|
Обладая радиусом, в 1,4 раза превышающим Земной, и периодом обращения менее 11 часов, TOI-561 b относится к редкому классу объектов, известных как экзопланеты со сверхкоротким периодом обращения.
|
|
|
|
Хотя ее звезда-хозяин лишь ненамного меньше и холоднее солнца, TOI—561 b вращается так близко к звезде - менее миллиона миль, или одна сороковая расстояния между Меркурием и Солнцем, — что она, должно быть, находится в зоне приливов, а температура ее постоянной дневной стороны намного превышает температуру плавления температура типичной породы.
|
|
|
|
|
|
|
Атмосферные данные и планетарный состав
|
|
|
|
Соавтор исследования доктор Анджали Пиетт (Anjali Piette) из Бирмингемского университета (University of Birmingham) сказала: "Нам действительно нужна плотная, богатая летучими веществами атмосфера, чтобы объяснить все наблюдения. Сильные ветры охладили бы дневную сторону, перенеся тепло на ночную сторону.
|
|
|
|
"Газы, такие как водяной пар, поглощают некоторые длины волн ближнего инфракрасного излучения, излучаемого поверхностью, прежде чем они поднимутся в атмосферу. Планета выглядела бы холоднее, потому что телескоп улавливает меньше света, но также возможно, что там есть яркие силикатные облака, которые охлаждают атмосферу, отражая звездный свет".
|
|
|
|
Одним из объяснений низкой плотности планеты, которое рассматривала команда, было то, что у нее могло быть относительно небольшое железное ядро и мантия, состоящая из камня, который не так плотен, как камень внутри Земли.
|
|
|
|
Ведущий автор Джоанна Теске, штатный научный сотрудник Лаборатории Земли и планет Карнеги, сказала: "Что действительно отличает эту планету от других, так это ее аномально низкая плотность. Она менее плотная, чем можно было бы ожидать, если бы она имела землеподобный состав.
|
|
|
|
"TOI-561 b отличается от других планет со сверхкоротким периодом обращения тем, что она вращается вокруг очень старой, бедной железом звезды - в два раза старше нашего Солнца - в области Млечного Пути, известной как толстый диск. Должно быть, она сформировалась в химической среде, сильно отличающейся от планет нашей Солнечной системы".
|
|
|
|
Состав планеты может быть характерен для планет, которые сформировались, когда Вселенная была относительно молодой.
|
|
Тестирование атмосферы с помощью Webb
|
|
|
|
Команда также подозревала, что TOI-561 b может быть окружена плотной атмосферой, из-за которой она выглядит больше, чем есть на самом деле. Хотя ожидается, что у маленьких планет, которые миллиарды лет прожаривались в ярком звездном излучении, не будет атмосферы, на некоторых из них есть признаки того, что они не просто состоят из голого камня или лавы.
|
|
|
|
Используя спектрограф Уэбба NIRSpec (ближний инфракрасный спектрограф) для измерения дневной температуры планеты на основе ее яркости в ближнем инфракрасном диапазоне, исследователи проверили гипотезу о том, что TOI-561 b имеет атмосферу.
|
|
|
|
Этот метод предполагает измерение уменьшения яркости системы звезда-планета по мере того, как планета движется позади звезды. Он похож на тот, который используется для поиска атмосфер в системе TRAPPIST-1 и на других каменистых планетах.
|
|
|
|
Если TOI-561 b представляет собой голую скалу без атмосферы, которая переносила бы тепло на ночную сторону, то ее дневная температура должна приближаться к 4900 градусам по Фаренгейту (2700 градусов по Цельсию). Но наблюдения NIRSpec показывают, что дневная сторона планеты, по—видимому, приближается к 3200 градусам по Фаренгейту (1800 градусов по Цельсию) - все еще чрезвычайно горячая, но намного холоднее, чем ожидалось.
|
|
Возможные объяснения и будущие исследования
|
|
|
|
Чтобы объяснить результаты, команда рассмотрела несколько различных сценариев. В магматическом океане могло циркулировать некоторое количество тепла, но без атмосферы темная сторона была бы твердой, что ограничивало бы отток от дневной стороны.
|
|
|
|
Тонкий слой пара горных пород на поверхности океана магмы также возможен, но сам по себе он будет иметь гораздо меньший охлаждающий эффект, чем наблюдаемый.
|
|
|
|
Хотя наблюдения Уэбба дают убедительные доказательства существования такой атмосферы, остается открытым вопрос: как может маленькая планета, подвергающаяся воздействию такой интенсивной радиации, вообще сохранять какую-либо атмосферу, не говоря уже о такой существенной?
|
|
|
|
Соавтор Тим Лихтенберг из Университета Гронингена, Нидерланды, сказал: "Мы считаем, что существует равновесие между океаном магмы и атмосферой. В то время как газы выходят из планеты, чтобы питать атмосферу, океан магмы всасывает их обратно в недра. Чтобы объяснить эти наблюдения, эта планета должна быть намного богаче летучими веществами, чем Земля. На самом деле она похожа на шар из мокрой лавы."
|
|
|
|
Это первые результаты программы Уэбба General Observers Program 3860, которая включала в себя непрерывное наблюдение за системой в течение более 37 часов, в то время как TOI-561 b совершила почти четыре полных оборота вокруг звезды.
|
|
|
|
Команда ученых анализирует весь набор данных, чтобы составить карту температуры по всей планете и уточнить состав атмосферы.
|
|
|
|
Источник
|
