Астрофизика

Редкоземельные металлы в атмосфере раскаленной экзопланеты

KELT-9 b - самая горячая из известных на сегодняшний день экзопланет. Летом 2018 года объединенная группа астрономов из университетов Берна и Женевы обнаружила в атмосфере сигнатуры газообразного железа и титана. Теперь эти исследователи также смогли обнаружить следы испаренного натрия, магния, хрома и редкоземельных металлов скандия и иттрия.

Экзопланеты - это планеты вне нашей солнечной системы, которые вращаются вокруг звезд, отличных от Солнца. С момента открытия первых экзопланет в середине 90-х годов было открыто более 3000 экзопланет. Многие из этих планет экстремальны по сравнению с планетами в нашей солнечной системе: гиганты горячего газа, которые движутся по орбите невероятно близко к своим звездам-хозяевам, иногда в течение периодов менее нескольких дней. Такие планеты не существуют в нашей солнечной системе, и их существование не поддается предсказаниям о том, как и почему планеты образуются. Последние 20 лет астрономы со всего мира работают над тем, чтобы понять, откуда взялись эти планеты, из чего они сделаны и каков их климат.

Очень горячий газовый гигант

KELT-9 - это звезда, расположенная в 650 световых годах от Земли в созвездии Лебедя. Его экзопланета KELT-9 b является примером наиболее экстремального из этих так называемых горячих Юпитеров, потому что она вращается очень близко вокруг своей звезды, которая почти в два раза горячее Солнца. Поэтому его атмосфера достигает температуры около 4000 ° C. В такой жаре все элементы почти полностью испаряются, и молекулы разбиваются на составляющие их атомы - очень похоже на случай во внешних слоях звезд. Это означает, что в атмосфере нет облаков или аэрозолей, и небо чистое, в основном прозрачное для света от его звезды.


Кевин Хенг, директор и профессор Центра космоса и обитания (CSH) в Университете Берна, и Йенс Хоймейкерс, Postdoc в CSH в Берне и в Женевской обсерватории, рассказывают об исследованиях экзопланет. Предоставлено: Университет Берна.

Атомы, составляющие газ атмосферы, поглощают свет очень специфических цветов в спектре, и каждый атом имеет уникальный «отпечаток» цветов, который он поглощает. Эти отпечатки могут быть измерены с помощью чувствительного спектрографа, установленного на большом телескопе, что позволяет астрономам различать химический состав атмосфер планет, которые находятся на расстоянии многих световых лет от Земли.

Экзопланета как сокровищница

Команда исследователей из университетов Берна и Женевы объединилась, чтобы использовать эту технику, и сделала интересное открытие: «Используя спектрограф HARPS-North на Итальянском национальном телескопе на острове Ла-Пальма, мы обнаружили атомы железа и титана в горячей атмосфере KELT-9 b », - объясняет Кевин Хенг, директор и профессор Центра космической и бытовой среды (CSH) в Университете Берна и член Национального центра компетенций в области исследований PlanetS. Команда наблюдала за системой KELT-9 во второй раз прошлым летом с целью подтверждения своих предыдущих обнаружений, а также для поиска дополнительных элементов, которые также могут присутствовать в данных. Их обзор включал 73 атома, среди которых некоторые так называемые редкоземельные металлы. Эти вещества менее распространены на Земле, но применяются в современных материалах и устройствах. Йенс Хоймейкерс, который является первым автором исследования, которое в настоящее время публикуется в журнале Astronomy & Astrophysics, и который является Постдоком в CSH в Берне и в Женевской обсерватории, говорит: «Наша команда предсказала, что спектр этой планеты вполне может будь сокровищницей, где можно обнаружить множество видов, которых раньше не было в атмосфере других планет ».

После тщательного анализа исследователи действительно обнаружили сильные сигналы испаренного натрия, магния, хрома и редкоземельных металлов скандия и иттрия в спектре планеты. Последние три из них никогда ранее не были обнаружены в атмосфере экзопланеты. «Команда также расширила свою интерпретацию этих данных и смогла использовать эти сигналы, чтобы оценить, на какой высоте в атмосфере планеты поглощаются эти атомы», - говорит Йенс Хоймейкерс. Более того, исследователи также знают больше о сильных глобальных ветровых явлениях высоко в атмосфере, которые переносят материал из одного полушария в другое.

«При дальнейших наблюдениях можно будет обнаружить гораздо больше элементов, используя такую ​​же технику в атмосфере этой планеты в будущем, а также, возможно, и на других планетах, которые нагреваются до таких же высоких температур», - объясняет Йенс Хоймейкерс. Кевин Хенг добавляет: «Вероятность того, что однажды мы найдем так называемые биосигнатуры, то есть признаки жизни, на экзопланете, используя те же методы, которые мы применяем сегодня. В конечном счете, мы хотим использовать наши исследования для понимания Происхождение и развитие Солнечной системы, а также происхождение жизни ".

Читайте Новая Наука в
Back to top button