Новое исследование раскрывает атмосферу на горячем Нептуне
Команда астрономов из Университета Канзаса собрала данные с космических телескопов НАСА TESS и Spitzer, чтобы впервые изобразить атмосферу очень необычного вида экзопланеты, получившей название «горячий нептун».
Результаты, касающиеся недавно найденной планеты LTT 9779b, были опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters.
В статье подробно описывается самая первая спектральная характеристика атмосферы планеты, открытой TESS, первая глобальная температурная карта планеты «горячий Нептун», спектр излучения которого принципиально отличается от многих более крупных «горячих Юпитеров», ранее изученных.
«Впервые мы измерили свет, исходящий от этой планеты, которая не должна существовать», — сказал Ян Кроссфилд, доцент кафедры физики и астрономии и ведущий автор статьи. — Эта планета так сильно облучена своей звездой, что ее температура превышает 1650 градусов по Цельсию, и ее атмосфера могла бы полностью испариться. Тем не менее, наблюдения Спитцера показывают нам ее атмосферу через инфракрасный свет, который испускает планета.»
У этой планеты нет твердой поверхности, и она намного горячее, чем даже Меркурий в нашей Солнечной системе — не только свинец расплавился бы в атмосфере этой планеты, но и платина, хром и сталь.
Год на этой планете длится меньше 24 часов — настолько быстро она вращается вокруг своей звезды.
Горячий нептун LTT 9779b был обнаружен только в прошлом году, став одной из первых планет размером с Нептун, открытых миссией НАСА по поиску планет TESS All-sky. Ученые использовали метод, называемый «анализ фазовых кривых», для анализа состава атмосферы экзопланеты.
«Мы измеряем, сколько инфракрасного света испускала планета, когда она вращалась на 360 градусов вокруг своей оси», — говорят исследователи. — Инфракрасный свет говорит вам о температуре и о том, где находятся более горячие и холодные части этой планеты. На Земле не жарко в полдень, а жарко через пару часов после полудня. Но на этой планете на самом деле жарче всего в полдень. Мы видим большую часть инфракрасного света, идущего от той части планеты, когда ее звезда находится прямо в зените, и намного меньше от других частей планеты.»
Показания температуры планеты рассматриваются как способ охарактеризовать ее атмосферу.
«Планета намного холоднее, чем мы ожидали, что говорит о том, что она отражает большую часть падающего звездного света, который попадает на нее, предположительно из-за дневных облаков», — сказал соавтор работы Николас Коуэн. — Планета также не переносит много тепла на свою темную сторону, но мы думаем, что понимаем это: звездный свет, вероятно, поглощается высоко в атмосфере, откуда энергия быстро излучается обратно в космос.»
Согласно выводам Яна Кроссфилда, полученные результаты являются лишь первым шагом на новом этапе исследования экзопланет, поскольку изучение атмосферы экзопланет неуклонно движется ко все меньшим и меньшим планетам.
— Я бы не сказал, что сейчас мы понимаем все об этой планете, но мы измерили достаточно, чтобы знать, что это будет действительно плодотворный объект для будущих исследований, — сказал он. «Она уже определена как цель для наблюдений с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, который является следующим большим многомиллиардным флагманским космическим телескопом НАСА, который будет запущен в следующем году».
Кроссфилд объяснил чрезвычайную редкость Нептуноподобных миров, обнаруженных вблизи их звезд-хозяев, в регионе, обычно настолько лишенным планет, что астрономы называют его «горячей пустыней Нептуна».
«Мы думаем, что это связано с тем, что горячие Нептуны недостаточно массивны, чтобы избежать значительного атмосферного испарения и потери массы», — сказал он. — Итак, самые близкие горячие экзопланеты — это либо массивные горячие Юпитеры, либо скалистые планеты, которые давным — давно потеряли большую часть своей атмосферы.»
Astrophysical Journal Letters (2020). DOI: 10.3847/2041-8213/abbc71