Используя Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории (VLT ESO), астрономы зарегистрировали в атмосфере экзопланет самый тяжёлый из всех до сих пор найденных там элементов — барий. Обнаружение бария на больших высотах в атмосферах двух очень горячих газовых гигантов WASP-76 b и WASP-121 b в системах планет других звёзд стало неожиданностью – непонятно, какими могут быть эти экзотические планетные атмосферы.
«Самое непонятное тут вот что: откуда в верхних слоях атмосфер этих планет мог взяться такой тяжёлый элемент?» — говорит Томас Азеведо Силва, аспирант университета Порто и Института астрофизики и космических исследований (IA) в Португалии, руководитель работы, которую сегодня публикует журнал Astronomy & Astrophysics.
WASP-76 b и WASP-121 b – не обычные экзопланеты. Это «сверхгорячие юпитеры» – планеты размером с Юпитер, но имеющие при этом очень высокую температуру поверхности: выше 1 000°C. Такая температура объясняется близостью планет к их материнским звёздам – орбитальный период обращения этих планет составляет один-два земных дня. Всё это приводит к тому, что у этих планет есть весьма экзотические особенности: например, как считают астрономы, на WASP-76 b идут железные дожди.
Но даже зная о странностях этих планет, учёные были удивлены, когда нашли в верхних слоях атмосфер WASP-76 b и WASP-121 b барий, который в 2.5 раза тяжелее железа. «При столь большой силе гравитации на этих планетах мы бы скорее ожидали, что тяжёлые элементы вроде бария быстро выпадут в нижние слои их атмосфер»,— объясняет соавтор работы Оливье Деманжон, также сотрудник университета Порто и IA.
«Это было в некотором смысле случайное открытие,— говорит Азеведо Силва. – Мы не рассчитывали найти барий и не искали именно его, поэтому нам пришлось снова и снова перепроверять наши данные и убеждаться в том, что эти линии действительно принадлежат планетам – ведь бария на экзопланетах никогда прежде не находили».
То, что барий был зарегистрирован в атмосферах обоих сверхгорячих юпитеров, свидетельствует, что эта категория планет может оказаться ещё более странной, чем считалось до сих пор. Хотя мы действительно иногда видим линии бария в нашем собственном небе – например, это яркие зелёные огни фейерверков, – учёным остаётся непонятным, какой естественный процесс может заставить настолько тяжёлый элемент появиться на таких больших высотах в атмосферах экзопланет. «Сейчас мы с трудом представляем себе эти механизмы», — признаётся Деманжон.
Исследования атмосфер сверхгорячих юпитеров крайне важны для изучения экзопланет. Послушаем Деманжона: «Их атмосферы, состоящие из горячего газа, имеют очень большую протяжённость, а значит, их легче наблюдать и изучать, чем атмосферы более холодных планет меньшего размера».
Определение состава атмосфер экзопланет требует высокоспециализированного оборудования. Для анализа света звёзд, который прошёл через атмосферы WASP-76 b и WASP-121 b, группа использовала приёмник ESPRESSO на телескопе ESO VLT в Чили. Благодаря этому удалось уверенно определить наличие в атмосферах нескольких элементов, в том числе бария.
Эти новые результаты показывают, что мы лишь начинаем проникать в тайны экзопланет. С приёмниками будущего, такими, как эшелле-спектрограф высокого разрешения ANDES (AmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph), который будет установлен на строящемся сейчас Чрезвычайно Большом телескопе ESO (ELT), астрономы смогут до гораздо больших глубин изучать атмосферы экзопланет как большого, так и малого размера, в том числе каменистых планет, похожих на Землю. Тогда мы больше узнаем о природе этих странных миров.