Охота за экзопланетами вызвала много интересных тематических исследований. Например, исследования выявили много «горячих юпитеров», газовых гигантов, которые по размерам похожи на Юпитер, но находятся на орбите очень близко к своим солнцам. Этот особый тип экзопланет был источником интереса для астрономов, главным образом потому, что их существование бросает вызов общепринятым представлениям о том, где газовые гиганты могут существовать в звездной системе.
Поэтому международная команда, возглавляемая исследователями из Европейской южной обсерватории (ESO), использовала Очень Большой телескоп (VLT), чтобы лучше рассмотреть WASP-19b, Горячий Юпитер, расположенный в 815 световых годах от Земли. В ходе этих наблюдений они заметили, что атмосфера планеты содержала следы оксида титана, благодаря чему это соединение впервые было обнаружено в атмосфере газового гиганта.
Исследование, которое описывает их результаты под названием «Обнаружение оксида титана в атмосфере горячего Юпитера», недавно появилось в научном журнале. Природа.Во главе с Эляром Седагхати - недавним выпускником Технического университета Берлина и научным сотрудником Европейской южной обсерватории - команда использовала данные, собранные массивом VLT в течение года, для изучения WASP-19b.
Как и все горячие Юпитеры, WASP-19b имеет примерно такую же массу, что и Юпитер, и вращается очень близко к Солнцу. На самом деле, его орбитальный период настолько короткий - всего 19 часов - что температура в его атмосфере достигает 2273 К (2000 ° С; 3632 ° F). Это в четыре раза жарче, чем на Венере, где температура достаточно высокая, чтобы расплавить свинец! На самом деле, температура на WASP-19b достаточно высокая, чтобы расплавить силикатные минералы и платину!
В исследовании использовался прибор FOcal Reducer / Spectrograph 2 с низкой дисперсией (FORS2) на VLT, многорежимный оптический прибор, способный проводить визуализацию, спектроскопию и изучение поляризованного света (поляриметрия). Используя FORS2, команда наблюдала за планетой, когда она проходила перед своей звездой (она же сделала транзит), которая выявила ценные спектры из ее атмосферы.
После тщательного анализа света, проходящего через его туманные облака, команда была удивлена, обнаружив следовые количества оксида титана (а также натрия и воды). Эльяр Седагхати, который 2 года работал студентом в ESO для работы над этим проектом, сказал об этом открытии в пресс-релизе ES:
“Однако обнаружение таких молекул не является простым делом. Нам нужны не только данные исключительного качества, но и сложный анализ. Мы использовали алгоритм, который исследует многие миллионы спектров, охватывающих широкий диапазон химических составов, температур и свойств облаков или мутности, чтобы сделать наши выводы.”
Оксид титана является очень редким соединением, которое, как известно, существует в атмосферах холодных звезд. В небольших количествах он действует как поглотитель тепла и, следовательно, вероятно, будет частично отвечать за WASP-19b, испытывающий такие высокие температуры. В достаточно больших количествах он может предотвратить попадание тепла в атмосферу или выход из нее, вызывая так называемую тепловую инверсию.
Это явление, при котором температура выше в верхних слоях атмосферы, а ниже понижается. На Земле озон играет аналогичную роль, вызывая инверсию температур в стратосфере. Но на газовых гигантах это противоположно тому, что обычно происходит. В то время как Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун испытывают более низкие температуры в своих верхних слоях атмосферы, температуры намного ближе к ядру из-за повышения давления.
Группа считает, что присутствие этого соединения может оказать существенное влияние на температуру атмосферы, структуру и циркуляцию. Более того, тот факт, что команда смогла обнаружить это соединение (впервые для исследователей экзопланет), свидетельствует о том, что исследования экзопланет достигают нового уровня детализации. Все это, вероятно, окажет глубокое влияние на будущие исследования атмосфер экзопланет.
Исследование также было бы невозможным, если бы не инструмент FORS2, который был добавлен в массив VLT в последние годы. Как прокомментировал Анри Боффен, специалист по приборостроению, который руководил проектом реконструкции:
“Это важное открытие является результатом реконструкции прибора FORS2, которая была сделана именно для этой цели.. С тех пор FORS2 стал лучшим инструментом для проведения такого рода исследований с нуля.”
Забегая вперед, становится ясно, что обнаружение оксидов металлов и других подобных веществ в атмосферах экзопланет также позволит создавать более совершенные модели атмосферы. С их помощью астрономы смогут проводить гораздо более подробные и точные исследования атмосфер экзопланет, что позволит им с большей уверенностью оценить, пригодны ли для обитания какие-либо из них.
Так что, хотя у этой последней планеты нет шансов поддержать жизнь, вам повезет, если вы найдете кубики льда в пустыне Гоби! - его открытие могло бы помочь указать путь к обитаемым экзопланетам в будущем. На шаг ближе к поиску мира, который мог бы поддержать жизнь, или, возможно, ту неуловимую Землю 2.0!
