«Хаббл» помог изучить атмосферы 25 горячих юпитеров

Экзопланетология — сравнительно молодая область астрономии: с момента обнаружения первой экзопланеты прошло немногим более 30 лет. Но к настоящему моменту учёные подтвердили существование уже 5000 планет в других звёздных системах. Сейчас исследователи уже не довольствуются только лишь поиском и регистрацией внесолнечных миров. Новые инструменты и методы позволяют также определять такие параметры планет, как их размер, характеристики орбиты, примерный состав атмосферы, температуру поверхности и прочее.

До сих пор большинство планет исследовались независимо друг от друга. Новая работа учёных из Университетского колледжа Лондона (UCL), в отличие от предыдущих, охватывает сразу 25 экзопланет. В качестве исходного материала для неё был использован большой объем архивных данных телескопов Хаббл и Спитцер (в общей сложности — около 1000 часов наблюдений). Анализу подверглись транзиты и затмения планет (прохождение планет за и перед звездами-хозяевами). В результате этого, по словам ведущего автора работы Квентина Чангэта, был получен невероятный объём информации о химическом составе и формировании планет.

Основное внимание исследователей было обращено на регистрацию наличия некоторых металлов (элементов тяжелее гелия) и ионов Н-, возникающих при очень высоких температурах, в экзопланетных атмосферах. Изучение содержания и распределения этих элементов позволит сделать выводы о химическом составе атмосфер в целом и их циркуляции, а также о формировании экзопланет.

Все исследованные планеты относятся к классу горячих юпитеров — миров с короткопериодическими орбитами и мощными газовыми оболочками, характеризующимися большой температурой внешних слоёв. В первую очередь учёные пытались найти общие черты всех исследованных планет, чтобы понять тенденции процессов, происходящих в их атмосферах.

По словам соруководителя работы Билли Эдвардса, научная работа является переломным моментом в области изучения экзопланет. Она характеризует переход от частного к общему, от изучения отдельных планет к попытке понимания общих закономерностей их формирования.

Исследование полностью оправдало надежды учёных и позволило определить чёткие тенденции в поведении исследованных планет. В частности, была найдена зависимость некоторых параметров атмосфер от наличия или отсутствия термической инверсии в них. Термическая инверсия — состояние атмосферы, характеризующееся повышением температуры атмосферы на больших высотах и возникающее из-за присутствия в ней некоторых веществ. Также была найдена значительная корреляция между температурой атмосфер экзопланет и содержанием в них оксидов титана и ванадия и гидрида железа.

Несмотря на то, что корреляция не всегда означает причинно-следственную связь между явлениями, учёные убедительно доказали, что именно вышеупомянутые соединения являются причиной термической инверсии в атмосферах. Эти соединения очень хорошо поглощают свет и тепло звёзд-хозяев, что ведёт к существенному разогреву верхних слоёв планетных атмосфер.

Результаты исследования конкретных 25 экзопланет ценны не только сами по себе. Они позволяют приблизиться к пониманию общих закономерностей планетообразования, в том числе — и в Солнечной системе. Кроме того, они позволяют другим исследователям более эффективно планировать свои наблюдения.