В атмосфере экзопланеты впервые обнаружен изотоп
Международной команде астрономов впервые в истории удалось обнаружить изотоп (углерода-13) в атмосфере экзопланеты. Это TYC 8998-760-1 b, тело в 300 световых годах от нас, расположенное в созвездии Мухи. Открытие было сделано с помощью Очень большого телескопа в Чили и опубликовано в журнале Nature. Наблюдения показывают, что углерод-13 в изобилии содержится в атмосфере планеты, и это, вероятно, связано с удаленностью небесного тела от своей звезды.
Элементы, из которых состоят молекулы, образованы атомами с определенным количеством протонов, нейтронов и электронов. Количество этих частиц в каждом атоме характеризует различные элементы. Атомы с одинаковым числом электронов, но разным числом нейтронов, называются изотопами данного элемента. Например, углерод-13, наблюдаемый в атмосфере TYC 8998-760-1 b, имеет семь нейтронов и шесть протонов, в отличие от более распространенного углерода, который встречается с шестью протонами и шестью нейтронами. Другой, более известный случай - углерод-14, который имеет шесть протонов и восемь нейтронов и используется для углеродного датирования органических материалов. Изотоп не обладает свойствами, полностью отличными от свойств элемента, но они часто взаимодействуют несколько иначе. По этой причине они обеспечивают довольно разнообразный спектр исследований и применений.
TYC 8998-760-1b был открыт всего два года назад докторантом из Лейдена Александром Боном, который прокомментировал это исследование, соавтором которого он является: "Замечательно, что это открытие было сделано около "моей" планеты. Вероятно, это будет первый из многих".
Углерод-13 на TYC 8998-760-1 b
Экзопланета TYC 8998-760-1 в два раза больше Юпитера и имеет массу, в 14 раз превышающую массу нашего газового гиганта. По этой причине она была определена как супер-Юпитер. Наблюдаемый углерод в основном находится в виде газа CO (угарный газ). Япенг Чжан, докторант Лейденской обсерватории в Нидерландах и первый автор исследования, объяснил, как удалось обнаружить углерод-13, отделив его от углерода-12 из-за разного цвета поглощенного излучения.
Кроме того, астрономы ожидали найти примерно один атом углерода-13 на каждые 70 атомов углерода-12. Однако оказалось, что это соотношение примерно вдвое больше, что, как считается, связано с тем, как сформировалась экзопланета. Пол Мольер из Института астрономии Макса Планка (MPIA) в Гейдельберге, Германия, так объяснил происхождение этой "аномалии":
Планета находится более чем в сто пятьдесят раз дальше от своей родительской звезды, чем наша Земля от Солнца. На таком большом расстоянии льды образовались, возможно, с большим количеством углерода-13, что привело к самой высокой доле этого изотопа в атмосфере планеты.
Гипотеза о происхождении углерода-13 заключается в том, что он связан с замораживанием CO (монооксида углерода) в протопланетных дисках. Это может объяснить, почему планеты в нашей Солнечной системе не собрали много льда, богатого углеродом-13. На самом деле, в Солнечной системе расстояние, за которым СО начинает замерзать, — область, известная как "снеговая линия СО", — лежит за орбитой Нептуна.