Звезда Kelt-9 и экзопланета Kelt-9 b в представлении художника

До середины 90-х годов прошлого века ученые практически ничего не знали о планетах, находящихся за пределами Солнечной системы. Первую планету, вращающуюся вокруг другой звезды, астрономы обнаружили только в 1995 году, она получила имя 51 Пегаса b. Чуть позже такие миры будут называть экзопланетами.

С открытием 51 Пегаса b началась эпоха глобального поиска и изучения экзопланет, эпоха, благодаря которой стала вырисовываться новая картина космоса, эпоха, которая показала, что Солнечная система не единственная в своем роде.

Солнечная и другие планетные системы

Прежде небольшое пояснение, чтобы вы не путались. Планетной системой называют систему с одной центральной звездой, вокруг которой обращаются планеты, их спутники, астероиды, кометы. Звездной — систему с 2-3 гравитационно-связанными звездами, вокруг них также могут обращаться планеты и их спутники.

Наклон оси вращения планет солнечной системы и периоды обращения вокруг своей оси
Фото: скриншот из видео пользователя youtube Dr James O’Donoghue / На снимке данные по наклону оси вращения планет Солнечной системы, а также периоду вращения вокруг своей оси

Планеты Солнечной системы ученые делят на две группы: внутренние (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и внешние (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). Тела первой группы представляют собой небольшие каменистые миры, второй — массивные холодные миры, состоящие в основном из газов.

Еще до открытия первой экзопланеты многие астрономы считали, что другие системы будут содержать примерно такие же планеты, какие есть в Солнечной системе. Однако они ошибались. Наблюдения показали, что в космосе существуют и совсем иные классы планет, не похожие на те, которые известны ученым.

Например, данные орбитального телескопа «Кеплер», запущенного в 2009 году, показали, что газообразные экзопланеты могут находиться близко к своим звездам и быть очень горячими, средняя температура на таких телах обычно достигает 727°C. Эти миры окрестили «горячими», или «ультра-горячими» юпитерами, потому что многие из них в большинстве случаев бывают сильно нагретыми и сопоставимы по массе с массой Юпитера. В Солнечной системе же газовые гиганты находятся далеко от Солнца и они более холодные.

KELT-9 b

Отвечаем на вопрос в заголовке. Да, в космосе есть планеты, которые горячее некоторых звезд.

Самая горячая из известных на сегодняшний день экзопланет — Kelt-9 b, ее открыли в 2016 году в 620 световых годах от Солнца.

Планета KELT 9 b в представлении художника
Фото: Lea Changeat / KELT-9 b обращается вокруг своей звезды в представлении художника

Kelt-9 b обращается вокруг звезды в два раза более горячей, чем Солнце, и находится от нее в двенадцать раз ближе, чем Меркурий от нашего светила: 4 ,5 млн. км и 57,9 млн. км, соответственно.

Этот газовый гигант тяжелее Юпитера примерно в 3 раза, да и размер этих двух тел отличается. Радиус Kelt-9 b в 1,8 раза больше, чем у Юпитера. Из-за близкого расстояния к родительской звезде температура верхних слоев атмосферы Kelt-9 b достигает 4700°C. Для сравнения, это чуть ниже температуры поверхности нашего Солнца, но выше температуры некоторых звезд Вселенной. Температура большинства светил варьируется в пределах от 2700°C до 30000°C.

Исследование горячих юпитеров — это своего рода “окно” в познание очень важных космических процессов, протекающих в условиях, которые невозможно воспроизвести на Земле. Специалисты уже долго пытаются объяснить, как вообще формируются планеты и как “элементы жизни”, вроде воды, появились в Солнечной системе. Чтобы ответить на эти вопросы, ученым нужно получить как можно больше данных о составе экзопланет, а сегодня это можно сделать только наблюдая за их атмосферой.

Наблюдение за атмосферой

Есть два основных метода исследования экзопланет.

Транзитный. Во время прохождения экзопланеты по диску звезды свет последней проникает в верхние слои атмосферы экзопланеты, поэтому, изучая спектр этого света, можно обнаружить химические элементы, которые присутствуют в атмосфере космического тела.

Метод лучевых скоростей. Основан на изучении движения светила под действием вращающейся вокруг него планеты и заключается в проведении спектрального анализа излучаемого света.

Атомы химических элементов поглощают и излучают свет на характерных для них длинах волн. Изучив спектр “пойманного” света, можно выделить из него спектральные линии, а затем сравнить их со спектральными линиями, которые соответствуют различным химическим элементам.

[Если хотите подробно узнать, как ученые изучают атмосферу далеких планет, почитайте наш материал: «Как ученые “охотятся” за планетами земного типа в системе Альфа Центавра»]

Загадка KELT-9 b

Ученые только начинают разбираться, почему некоторые планеты могут быть горячее звезд. Недавно в журнале The Astrophysical Journal вышло любопытное исследование.

Астрофизики использовали данные телескопа “Хаббл”, который вел наблюдения за Kelt-9 b, и специальную программу с открытым исходным кодом, чтобы определить, молекул каких веществ в атмосфере Kelt-9 b присутствует больше всего. Оказалось, что в атмосфере наблюдается большое количество молекул металлов, вроде оксида титана (TiO), оксида ванадия (VO), гидрида железа (FeH). Согласно теории, при таких экстремальных температурах они должны распадаться на атомы, то есть существовать в таких условиях они не могут. Но молекулы металлов там есть, значит, откуда-то идет их постоянный приток.

KELT-9b всегда повернута к своей звезде одной стороной, так как находится к ней слишком близко, в зоне приливного захвата. Это приводит к сильной разнице температур между “дневной” и “ночной” сторонами экзопланеты. Ученые предположили, что молекулы металлов могут переносится из более холодных областей, например, с “ночной” стороны, или подниматься из недр планеты. Исследование показывает, что атмосферой горячих юпитеров управляют сложные, пока не поддающиеся пониманию, процессы.

Будущие миссии

Такие обсерватории, как “Хаббл”, не предназначены для изучения атмосферы экзопланет, пока у ученых вообще нет аппаратов, которые смогли бы полностью справиться с этой задачей.

Космический телескоп Джеймс Уэбб
Фото: NASA / Космический телескоп “Джеймс Уэбб” в сборочном цехе

[Статья по теме: «Землеподобная планета TOI-700 d. Насколько она пригодна для жизни?»]

Космические телескопы следующего поколения, например, “Джеймс Уэбб” и “Ариэль”, будут обладать куда лучшими техническими возможностями. Инструменты, которые установят на их борту, смогут изучать состав газов в атмосферах далеких планет, а также собрать всю необходимую информацию, чтобы понять, из чего состоят эти экзопланеты, как они образовались и эволюционировали. Впереди нас ждет настоящая революция в космических исследованиях.

Запуск “Джеймса Уэбба” запланирован на октябрь 2021 года, а “Ариэля” в 2029 году.

Предлагаем дружбу: Twitter, Facebook, Telegram

Смотрите нас на youtube. Следите за всем новым и интересным из мира науки на нашей страничке в Google Новости. Читайте в Яндекс Дзен наши материалы, не опубликованные на сайте

Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter

Источник: The Astrophysical Journal Letters

Всего комментариев: 0

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваш email не будет опубликован.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: