В космосе находится необычное имя экзопланеты Gliese 3470 b (GJ 3470 b). Это странный мир, своего рода гибрид между Землей и Нептуном. Он имеет скалистое ядро, подобное Земле, но окружен атмосферой, состоящей из водорода и гелия. Эта комбинация не похожа ни на что в нашей Солнечной системе.
Планета вращается вокруг звезды красного карлика под названием Gliese 3470 в созвездии Рака. GJ 3470 b составляет около 12,6 масс Земли, то есть примерно на полпути между массой Земли и Нептуна. (Нептун около 17 масс Земли.)
Благодаря миссии Kepler мы знаем, что в этом диапазоне масс существует много экзопланет. Возможно, что до 80% планет попадают в этот диапазон, хотя будущие миссии экзопланет, без сомнения, прояснят это. До сих пор астрономы не очень хорошо смотрели на атмосферу одной из этих планет, и поэтому их формирование немного загадочно.
Космические телескопы «Хаббл» и «Спитцер» объединились, чтобы внимательно изучить атмосферу GJ 3470 b, и впервые астрономы смогли идентифицировать химический отпечаток атмосферы планеты, подобной этой. Они обнаружили, что на планете почти нетронутая, изначальная атмосфера водорода и гелия, без каких-либо более тяжелых элементов.
И это немного загадочно.
«У нас нет ничего подобного в солнечной системе, и это то, что делает его поразительным».
Бьорн Беннеке из Университета Монреаля в Канаде
Половина звезды, полпланета?
GJ 3470 b с его атмосферой водорода и гелия в некотором смысле больше напоминает звезду, чем планету. Наше Солнце на 73% состоит из водорода, а остальное - почти весь гелий. Только крошечная часть Солнца содержит более тяжелые элементы, такие как кислород, неон, железо и углерод. Газовые гиганты Юпитер и Сатурн - это в основном водород и гелий, но они также содержат другие соединения, такие как метан и аммиак, а также более тяжелые элементы. Эти соединения почти отсутствуют в GJ 3470 б.
«Это большое открытие с точки зрения формирования планет. Планета вращается очень близко к звезде и гораздо менее массивна, чем Юпитер - в 318 раз больше массы Земли - но ей удалось аккрецировать первичную атмосферу водорода / гелия, которая в значительной степени «не загрязнена» более тяжелыми элементами », - сказал Бьорн Беннеке из Университета Монреаль в Канаде, в пресс-релизе НАСА. «У нас нет ничего подобного в солнечной системе, и это то, что делает его поразительным».
Астрономы, стоящие за этой работой, объединили мультиволновые возможности обоих космических телескопов, чтобы получить представление об атмосфере GJ 3470 b. Они сделали это, измерив поглощение звездного света, когда экзопланета прошла перед своей главной звездой. Они также измерили потерю отраженного света, когда экзопланета прошла позади звезды. Всего на паре космических телескопов наблюдалось 12 транзитов и 20 затмений.
Астрономы используют спектроскопию для определения химических отпечатков водорода и гелия в атмосфере, и природа атмосферы планеты сделала все это возможным. Это в основном ясно с очень небольшим количеством тумана, что означает, что они смогли глубоко заглянуть в атмосферу. «Впервые у нас есть спектроскопическая подпись такого мира», - сказал Беннеке.
Но эта спектроскопия показала нечто неожиданное. Астрономы думали, что они найдут химический состав, подобный планете Нептун, с более тяжелыми элементами, такими как кислород и углерод. Но вместо этого они нашли атмосферу, напоминающую Солнце.
«… Мы обнаружили атмосферу, которая так бедна тяжелыми элементами, что ее состав напоминает богатый водородом / гелием состав Солнца».
БЬОРН БЕННЕКЕ УНИВЕРСИТЕТА МОНРЕАЛЬ В КАНАДЕ
«Мы ожидали, что атмосфера сильно обогащена более тяжелыми элементами, такими как кислород и углерод, которые образуют обильные водяные пары и газообразный метан, подобно тому, что мы видим на Нептуне», - сказал Беннеке. «Вместо этого мы нашли атмосферу, которая так бедна тяжелыми элементами, что ее состав напоминает богатый водородом / гелием состав Солнца».
Соединяя это вместе
Теперь, когда астрономы хорошо разбираются в атмосфере экзопланеты, благодаря объединенной силе космических телескопов Хаббла и Спитцера они могут начать понимать, как могла образоваться эта странная планета.
GJ 3470 b резко контрастирует с другими экзопланетами. Астрономы считают, что другие экзопланеты, например, горячие Юпитеры, образуются на большом расстоянии от их Солнца, а затем мигрируют внутрь. Но астрономы считают, что эта экзопланета сформировалась очень близко к своей звезде красного карлика, там, где она расположена сегодня.
Скорее всего, вначале он образовался в виде крошечного каменистого предмета, опутанного в центре протопланетного диска, примерно в то же время, что и звезда. Он собирал или накапливал свою атмосферу из того же первичного материала в диске, из которого образовалась звезда. И это объяснило бы его водород / гелиевую атмосферу и почему в ней отсутствуют более тяжелые элементы.
«Это большое открытие с точки зрения формирования планет».
БЬОРН БЕННЕКЕ УНИВЕРСИТЕТА МОНРЕАЛЬ В КАНАДЕ
«Мы видим объект, который смог накапливать водород с протопланетного диска, но не убежал, чтобы стать горячим Юпитером», - сказал Беннеке. «Это интригующий режим».
Возможно, произошло то, что он все еще накапливал вещество с диска, но звезда росла быстрее, и диск рассеивался. Это не позволило GJ 3470 b стать больше и стать похожим на газовых гигантов в нашей Солнечной системе с более тяжелыми элементами в их атмосфере.
На данный момент, это то место, где мы понимаем эту интригующую странную экзопланету. Но как только космический телескоп Джеймса Вебба (JWST) заработает, он расскажет нам больше.
JWST - это мощный космический телескоп, который может видеть инфракрасное излучение с беспрецедентной чувствительностью. Он сможет исследовать атмосферу GJ 3470 b и других экзопланет и обнаруживать вещи, которые еще не видны. В частности, он будет наблюдать на длинах волн, которые делают запутывающие помутнения почти прозрачными.
Тогда наше понимание всех экзопланет, не только этой, будет стремительно расти.
Источники:
- Пресс-релиз: Хаббл, Спитцер, открыл атмосферу средней планеты
- Википедия: Gliese 3470 б
- Космический телескоп Spitzer
