Аналог молодой Земли: астрономы выявили признаки атмосферы у раскаленной экзопланеты в созвездии Рыб

Астрономы зафиксировали признаки атмосферы у HD 3167 b — каменистой суперземли в 154 световых годах от Солнца в созвездии Рыб, изучение которой предоставит данные для реконструкции геологических процессов ранней Земли. Планета обращается вокруг своей звезды за 0,96 земных суток и относится к ультракороткопериодическим «лавовым мирам». Важность открытия заключается в том, что она является самым холодным из известных миров на которых выявлены признаки газовой оболочки. Результаты исследования, проведенного под руководством Брэндона Парка Коя из Чикагского университета, опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.

Наблюдения проводились телескопом James Webb с помощью прибора MIRI в среднем инфракрасном диапазоне. Учёные измерили вторичное затмение — момент, когда планета скрывается за звездой. Благодаря изменению инфракрасного сигнала они оценили тепловое излучение её дневной стороны.

Глубина затмения составила 38 +- 11 частей на миллион. Это более чем на пять стандартных отклонений ниже уровня, ожидаемого от тёмной поверхности без атмосферы. Расчёты показывают, что наблюдаемую температуру дневной стороны нельзя полностью объяснить только свойствами поверхности.

Возможное объяснение — атмосфера, переносящая часть тепла с освещённой стороны на ночную. Другой вариант — облака, отражающие часть излучения звезды обратно в космос. Авторы оценили эффективное альбедо (отражательную способность) примерно в 0,72. При этом состав атмосферы пока определить не удалось.

HD 3167 b имеет радиус около 1,6 радиуса Земли и массу примерно 4,8 земной массы. Равновесная температура планеты составляет около 1780 К (1506,85 градуса Цельсия). При таких условиях обращённая к звезде поверхность может быть расплавлена, поэтому планету относят к лавовым мирам.

Ученые заинтересовались этим объектом с целью изучения возможного перехода между горячими каменными планетами без атмосферы и мирами, где атмосфера уже обнаруживается. По их расчётам, появление плотных или отражающих атмосфер может быть связано с температурой облучения. Предполагаемый переходный диапазон составляет примерно 2000-2500 К (от 1726,85 до 2226,85 °C), но его ещё предстоит проверить.

Лавовые миры интересны и для изучения ранней Земли. В первые миллионы лет после формирования Солнечной системы наша планета могла переживать стадию глобального магматического океана. Наблюдения таких экзопланет позволяют исследовать процессы взаимодействия расплавленной поверхности, излучения звезды и атмосферы, хотя HD 3167 b не является точной моделью молодой Земли.

Для определения состава атмосферы HD 3167 b потребуются дополнительные спектроскопические наблюдения, в том числе с JWST.

Источник: uchicago.edu