Astronomer från USA, Frankrike och Skottland, tack vare observationer med Hubble, bekräftade närvaron av vatten i atmosfären av exoplaneten HAT-P-26b. Dessutom uppskattade forskarna andelen ämnen som är tyngre än väte i planetens gashölje - det visade sig att det är litet, vilket ligger utanför det tidigare upptäckta mönstret. Enligt författarna har troligen atmosfären i HAT-P-26b förblivit praktiskt taget oförändrad sedan planetens ursprung. Forskningen publiceras i tidskriften Science.
De allra flesta kända exoplaneter upptäcktes på ett av två sätt: genom transiteringsmetoden (när planeten dämpar stjärnan något genom att passera mellan den och den markbundna observatören) eller genom analysen av Dopplerförskjutningar (när planetens allvar gör att stjärnan "vacklar" något fram och tillbaka). Med deras hjälp kan du bestämma några parametrar för planetens omlopp, begränsa dess storlek eller massa. Det är dock omöjligt att ta reda på vad den här eller den andra exoplaneten består av med Doppler-metoder.
Transiter av planeten låter dig utforska dess gasskal, om det är tillräckligt stort. I det ögonblick då planeten börjar röra sig framför stjärnskivan passerar en del av den senare genom sitt gashölje. Beroende på vilka gaser atmosfären består av börjar vissa delar av stjärnans spektrum absorberas. Till exempel har vatten och koldioxid karaktäristiska absorptionsband - de ligger i spektrumets infraröda region. Genom att jämföra spektrumet för en stjärna under och före transitering kan astronomer bestämma exakt i vilket spektralområde exoplanets atmosfär absorberar och förutsäga dess sammansättning.
För första gången registrerades vattenspår i HAT-P-26b 2015 - med hjälp av Spitzer-teleskopets kombinerade data och markbaserade observationer. Denna exoplanet ligger cirka 430 ljusår från jorden och är en "het Neptunus", vars jämviktstemperatur på ytan är cirka 1000 Kelvin (730 grader Celsius). På grund av den lilla tyngdaccelereringen kan en himmelsk kropp ha en tät och hög atmosfär. Planeten kretsar kring systemets stjärna - en orange dvärg - på cirka 4,2 dagar.
Hannah R. Wakeford et al. / Vetenskap, 2017
I det nya arbetet utvidgade författarna spektrumet av observationer av exoplaneten och använde rymdteleskopet Hubble för att observera transiter i det synliga och nära infraröda området. Detta gjorde det möjligt att se ytterligare absorptionsband som på ett tillförlitligt sätt angav närvaron av vatten i planetens atmosfär. Det bör noteras att HAT-P-26b inte kan kallas en vattenvärld på grund av planetens för höga temperatur.
Förutom att observera vatten i atmosfären kunde astronomer uppskatta metalliciteten hos gasjättens skal. Detta är den relativa andelen av element som är tyngre än helium i objektets sammansättning. Baserat på observationer i solsystemet och i ett antal exoplaneter (WASP-43b och HAT-P-11b) har astronomer märkt ett mönster - med ökande planetstorlek minskar metalliciteten. Med andra ord är andelen tunga element i Jupiter mycket mindre än i Uranus eller Neptun. Denna observation blev grunden för några hypoteser om planeternas utveckling. HAT-P-26b kommer ur detta mönster: med storlekar som är jämförbara med Neptun är dess metallicitet ungefär densamma som Jupiters.
Enligt astronomer kan skillnaderna mellan HAT-P-26b och andra planeter med känd metallicitet och massa innebära att processen för dess utveckling av någon anledning skilde sig från den allmänt accepterade. Författarna påpekar att, troligen, är gashöljet i HAT-P-26b detsamma som under de första perioderna av exoplanetens existens. Dessutom kolliderade antagligen inte exoplaneten med andra planetesimaler och de flesta av dess tunga element är koncentrerade i kärnan.
Kampanjvideo:
Författarna noterar att detta är en unik situation när en exoplanet har studerats så detaljerat. I sig är ett sådant resultat redan en viktig prestation.
Vladimir Korolev