Астрономы обнаружили подобие озонового слоя в атмосфере экзопланеты WASP-189b
Международная команда астрономов, включающая исследователей из Бернского и Женевского университетов, очень подробно проанализировала атмосферу одной из самых экстремальных известных планет. Результаты исследования этой горячей, похожей на Юпитер планеты, которая впервые была охарактеризована с помощью космического телескопа CHEOPS, могут помочь астрономам понять сложности атмосфер многих других экзопланет, включая планеты, подобные Земле.
Атмосфера Земли не является однородной оболочкой, а состоит из отдельных слоев, каждый из которых имеет характерные свойства.
Самый нижний слой, простирающийся от уровня моря за пределы самых высоких горных вершин — тропосфера — содержит большую часть водяного пара и, таким образом, является слоем, в котором происходит большинство погодных явлений.
Слой над ним — стратосфера — содержит знаменитый озоновый слой, защищающий нас от вредного ультрафиолетового излучения Солнца.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, международная группа исследователей во главе с учеными из Лундского университета впервые показала, что атмосфера одной из самых экстремальных известных планет также может иметь отчетливые слои, хотя и с другими характеристиками.
WASP-189b — планета за пределами нашей Солнечной системы, расположенная в 322 световых годах от Земли. Наблюдения с помощью космического телескопа CHEOPS в 2020 году показали, среди прочего, что планета находится в 20 раз ближе к своей родительской звезде, чем Земля к Солнцу, и имеет дневную температуру 3200 градусов по Цельсию.
Более поздние исследования с помощью спектрографа HARPS в обсерватории Ла Силья в Чили впервые позволили исследователям поближе изучить атмосферу этой экзопланеты.
«Мы измерили свет, исходящий от звезды-хозяина планеты и проходящий через атмосферу планеты. Газы в ее атмосфере поглощают часть звездного света, подобно озону, поглощающему часть солнечного света в атмосфере Земли, и тем самым оставляют свой характерный отпечаток. С помощью HARPS мы смогли идентифицировать соответствующие вещества», — объясняет ведущий автор исследования Бибиана Принот.
По словам ученых, газы, которые оставили свои отпечатки в атмосфере WASP-189b, включали железо, хром, ванадий, магний и марганец.
Одно особенно интересное вещество, которое обнаружила команда, — это газ, содержащий титан: оксид титана. Хотя оксида титана на Земле очень мало, он может играть важную роль в атмосфере WASP-189b, подобно озону в атмосфере Земли.
«Оксид титана поглощает коротковолновое излучение, например, ультрафиолетовое. Таким образом, его обнаружение может указывать на слой в атмосфере WASP-189b, который взаимодействует со звездным излучением аналогично тому, как озоновый слой взаимодействует с излучением Солнца», — сказал соавтор исследования Кевин Хенг, профессор астрофизики Бернского университета и член NCCR PlanetS.
Другой взгляд на экзопланеты
«В прошлом астрономы часто предполагали, что атмосферы экзопланет существуют как однородный слой. Но наши результаты показывают, что даже атмосферы сильно облученных газовых планет-гигантов имеют сложную трехмерную структуру», — говорят ученые.
«Мы убеждены, что для полного понимания этих и других типов планет, в том числе более похожих на Землю, нам необходимо оценить трехмерную природу их атмосфер. Это требует инноваций в методах анализа данных, компьютерного моделирования и фундаментальной теории атмосферы», — заключает Кевин Хенг.