Появились новые научные данные о Келте-9b — «адской» планете с температурой поверхности в 4000 °C. Это самая горячая планета из всех, когда-либо обнаруженных с Земли. Исследователи сравнивают её с горячим утюгом. В атмосфере планеты были обнаружены пары железа и титана. Научная статья с результатами исследования размещена в журнале Nature.

Горячая штучка

Планета Келт-9b вращается вокруг звезды КЕЛТ-9 в созвездии Лебедя. По своим размерам она примерно равна трём Юпитерам. Келт-9b находится в 30 раз ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу. Сутки (период обращения планеты вокруг своей оси) на Келте-9б длятся 36 часов, и температура может достичь за это время своего пика — 4327 °C (или 7820 °F). По температурным характеристикам планета больше напоминает звезду, и более того: далеко не каждое светило способно быть таким горячим. Например, температура на поверхности Солнца составляет около 5500 °C, что лишь на 1100 °C больше, чем температура Келта-9b. Венера, самая горячая планета в Солнечной системе, прогрета всего лишь до 462 °C, и это несравнимо со свирепой жарой орбитального гиганта Келт-9b.

Такая невероятная температура обусловлена свойствами звезды КЕЛТ-9, вокруг которой вращается «горячая штучка». Температура поверхности звезды составляет около 10 000 °C. При этом гигант в два раза превышает размеры нашего Солнца. Получается, что огромная горячая звезда находится на условно небольшом расстоянии от планеты Келт-9b и непрерывно раскаляет её поверхность.

Но самым пагубным в спектре звезды является ультрафиолет. «КЕЛТ-9 выдаёт такое ультрафиолетовое излучение, что оно способно полностью испарить планету. В том случае, если тела, подобные Kelt-9b, обладают твёрдым скалистым ядром, то от неё в конечном итоге может остаться лишь небольшого размера небесное тело, напоминающее Меркурий», — считает Кайван Стассун из Университета Вандербильта в Нэшвилле (США).

Расстояние — не проблема

Изучать ультрагорячую экзопланету подробно довольно сложно, но учёные считают такие исследования крайне важными. Команда астрономов из Университета Берна и Женевского университета наблюдала за планетой, в то время как та двигалась вокруг своей пышущей жаром звезды. Исследователи опубликовали результаты в журнале Nature, описав «как могут развиваться атмосферы планет при интенсивном звёздном излучении».

Анализ атмосферы планеты показал, что она содержит пары железа и титана — явление, характерное лишь для звёзд. Из-за высоких температур и избыточного ультрафиолета титан начинает светиться в атмосфере. Планета постепенно испаряется, создавая светящийся хвост из газа.

Cпектрограф HARPSФото: tng.iac.esCпектрограф HARPS

Используя спектрограф HARPS-North в Ла-Пальме, на Балеарском острове Майорка (Испания), исследователи изучили путь планеты вокруг её «жестокой» звезды очень подробно, несмотря на то, что всё это происходит в 650 световых годах от Земли (напомним, световой год — мера расстояния в астрономии; один световой год равен почти десяти тысячам миллиардов километров). Благодаря чрезвычайно точному анализу света, излучаемого во время прохождения планеты по орбите, команда смогла идентифицировать химические компоненты атмосферы Келта-9b и дать её относительно точный портрет.

Что такое Келт-9b?

Экзопланета Келт-9b — «горячий Юпитер», газовый гигант, который вращается вокруг своей звезды на расстоянии более близком, чем даже расстояние между Солнцем и Меркурием. Исследуемое небесное тело обладает светящимся хвостом, отчего немного напоминает комету. Этот сияющий королевский шлейф — подарок от КЕЛТ-9, звезды-хозяина, под ультрафиолетовым излучением и адским жаром которого планета испаряется, медленно и неизбежно. Дневная сторона Келта-9b — полигон для перманентных взрывов, случающихся под воздействием экстремального излучения.

Келт-9b, как уже было сказано, почти в три раза больше Юпитера, но при этом только наполовину плотнее, поскольку сильная жара заставляет атмосферу раздуваться, словно воздушный шар. Планета привязана к своей звезде мощными гравитационными приливными силами (примерно как Луна привязана к Земле). Молекулы воды, углекислого газа и метана не имеют ни одного шанса на формирование в таких условиях.

Карта сокровищ

Далёкие звезды и их орбитальные планеты часто не похожи ни на что, к чему привыкли земляне. Чтобы понять эти новые миры, учёные должны, в первую очередь, изучить, из чего состоят их атмосферы. Современные телескопы помогают им это делать. Датчики на борту таких телескопов выполняют различные виды анализов, и одним из наиболее важных и полезных является абсорбционная спектроскопия — измерение света, испускаемого планетой. Каждый газ поглощает различную длину волны света, и, когда это происходит, на полном спектре появляется чёрная линия. Их часто называют линиями Фраунгофера в честь немецкого астронома и физика, впервые обнаружившего их в 1814 году. Объединив все различные длины волн света, учёные могут определить химические вещества, составляющие атмосферу планеты.

Фраунгоферовы линии поглощения на фоне непрерывного спектра фотосферы СолнцаФото: ru.wikipedia.orgФраунгоферовы линии поглощения на фоне непрерывного спектра фотосферы Солнца

Очень важно изучать свет планет именно в межпланетном пространстве, то есть, до того, как в дело вмешается Земля: поглощение химических веществ в атмосфере нашей планеты исказило бы результаты исследования.

Учёные сравнили полученные в рамках наблюдения за Келтом-9b световые частоты со списком известных спектров химического поглощения, чтобы выяснить, какие вещества и соединения присутствуют в её атмосфере. Метод выявил галактический отпечаток паров железа и титана.

«Это было похоже на карту сокровищ», — говорит Йенс Хойеджмекерс, ведущий автор исследования. При исследовании других гигантских экзопланет, более холодных, атомы железа и титана, как предполагают учёные, находятся в атмосфере в виде газообразных оксидов или в виде частиц пыли, что затрудняет их обнаружение. Это придаёт исследованиям Келта-9b особую значимость.

Хотя исследователи теперь знают несколько ключевых ингредиентов в атмосферном бульоне Келта-9b, составить представление о том, как сформировалась атмосфера на планете и как она будет выглядеть через некоторое время, всё ещё очень сложно. Чтобы пролить свет на тайну горячей планеты, астрономы из Бернского университета попытались смоделировать, как может выглядеть элементный состав планеты.

«Результаты моделирования показывают, что большинство молекул, найденных там, должны быть в атомной форме. Связи, которые удерживают атомы вместе, разрушаются при столкновении частиц, а столкновения при чрезвычайно высоких температурах неизбежны и происходят постоянно», — объясняют исследователи.

Астрономы намерены продолжать исследования Келта-9b с помощью телескопов Kelt, Spitzer, Hubble и космического телескопа James Webb.