Атмосфера экзопланеты GJ3470b, находящейся от нас на расстоянии около 100 световых лет, лишена тяжелых химических элементов и состоит в основном из водорода и гелия, выяснили ученые NASA. 

В нашей Солнечной системе открыты два типа планет — скалистые миры, к ним относятся Меркурий, Венера, Земля, Марс, и газовые гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Последние сформировались за границей так называемой “водной снеговой линии” — то есть на таком расстоянии от Солнца, на котором вода, азот, хлор и другие летучие соединения замерзают. В результате протопланеты накопили больше летучих материалов, чем тела, рожденные вблизи светила, и превратились в газовых гигантов.

Наблюдая за экзопланетами, которые вращаются вокруг звезд, астрономы обнаружили, что в природе встречаются и другие классы планет, совсем не похожие на те, что существуют в Солнечной системе. Например, в 2013 году японские ученые исследовали объект у звезды Gliese 3470 в созвездии Рака, и он оказался более чем в 12,6 раз массивнее Земли, но при этом гораздо легче Нептуна (масса Нептуна составляет 17 масс Земли). 

Специалисты дали необычному космическому телу название GJ3470b и отнесли его к новому типу планет — мининептунам (промежуточный класс между каменистыми и газообразными мирами).

Дальнейшие исследования космоса показали, что эти мининептуны, скорее всего, являются доминирующим классом в Галактике — они составляют приблизительно 80% от числа всех экзопланет в Млечном Пути.

“GJ3470b находится в 90 раз ближе к родительской звезде, чем Меркурий к Солнцу, один оборот вокруг светила экзопланета совершает за три дня, мы предполагаем, что она имеет либо каменистое ядро, либо ледяное”, — в одном из своих исследований писали ученые  

Начиная с 2015 года исследователи пытаются изучить атмосферу GJ3470b и узнать все о ее химическом составе. Согласно пресс-релизу NASA, успехи в этой области наконец-то достигнуты благодаря спектральным исследованиям, выполненным космическими телескопами “Хаббл” и “Спитцер”.  

Когда экзопланета проходит перед родительским светилом, ее атмосфера просвечивается светом звезды. Луч света проникает через газовую оболочку, отражается от поверхности, выходит обратно в космос, и его улавливают детекторы телескопов. Ученые изучают спектр “пойманного” света и выделяют из него спектральные линии, которые затем сравниваются со спектральными линиями, соответствующими различным газам. 

В общей сложности ученые проследили за 12 транзитами GJ3470b по диску родительской звезды. 

“Наблюдения показали, что атмосфера GJ3470b в основном состоит из водорода и гелия, причем, она лишена тяжелых химических элементов. Такие предположения выдвигались и раньше, но у нас не было доказательств”, — объясняет астроном Бьорн Беннеке, один из авторов исследования. — “Атмосфера экзопланеты напоминает прозрачную не плотную дымку, позволяющую свету глубоко проникнуть в ее слои, а затем отразиться от поверхности”

Ученые ожидали, что атмосфера GJ3470b будет сильно обогащена тяжелыми химическими элементами, такими как углерод и кислород, которые образуют обильные водяные пары и газообразный метан, подобный тому, что наблюдается на Нептуне. Вместо этого астрономы наткнулись на атмосферу, напоминающую больше состав фотосферы Солнца.

Считается, что мининептуны, как впрочем и другой класс планет — горячие юпитеры (тела с массой Юпитера), образуются далеко от своих светил и со временем мигрируют поближе к родительской звезде. Но GJ3470b, похоже, сформировалась именно там, где она находится в настоящий момент, говорит Беннеке.

“Одна из возможных гипотез гласит, что GJ3470b вначале сформировалась как скалистый мир вблизи своей карликовой звезды, тогда масса планеты составляла около 10 масс Земли. Затем тело накапливало гелий и водород из первичного протопланетного диска, когда светило еще было очень молодым, и в результате планета потяжелела,” — объясняет ученый. — “Это тело накапливало газы из протопланетного диска до тех пор, пока он не рассеялся. Таким образом GJ3470b просто не хватило времени, чтобы стать горячим юпитером, и в результате она стала мининептуном”

По мнению Беннеке, газовая оболочка GJ3470b составляет от 5% до 20% от ее общей массы, для сравнения, масса атмосферы Земли — 0,0001% от общей массы планеты.  

Еще одна любопытная деталь — так как экзопланета расположена очень близко от своей родительской звезды, ученые считают, что со временем газовая оболочка GJ3470b может испариться, и от объекта останется только его каменистое ядро (или ледяное). 

Следите за новостями на нашем канале в Telegram!
Связь с редакцией по электронной почте