Впервые в атмосфере экзопланеты обнаружен гелий

Астрономам с помощью космического телескопа «Хаббл» впервые в истории исследования космоса удалось обнаружить гелий в атмосфере экзопланеты. Исследование проводилось с экзопланетой WASP-107b. Это открытие демонстрирует возможность использования инфракрасных спектров для изучения атмосфер различных экзопланет.

Международная команда астрономов во главе с Джессикой Спейк, аспиранткой в Эксетерском университете в Великобритании, работала с камерой широкого поля WFC3 телескопа «Хаббл» и обнаружила гелий в атмосфере экзопланеты WASP-107b.

WASP-107b — одна из самых низких по плотности экзопланет. Здесь художник показал то, как свет звезды проходит через атмосферу этой планеты. В дальнейшем его можно изучать, так как в нём остаётся информация об элементах, присутствующих в атмосфере. Источник: ESA/Hubble, NASA, and M. Kornmesser

«Гелий — второй наиболее распространённый элемент во вселенной после водорода. Он также является одним из основных компонентов в составе Юпитера и Сатурна в нашей Солнечной системе. Однако вплоть до недавнего времени гелий не удавалось обнаружить в атмосферах экзопланет, даже несмотря на активные его поиски», — объясняет важность открытия Джессика.

Учёным удалось сделать такое открытия после анализа инфракрасного спектра атмосферы WASP-107b. Все предыдущие исследования расширенных атмосфер экзопланет были сделаны по ультрафиолетовым и оптическим данным. Это исследование ясно показывает, что такие эксперименты можно проводить и на более блинных волнах электромагнитного спектра.

Изучить атмосферу экзопланеты удаётся только того, когда она проходит по диску своей звезды для наблюдателя на Земле. В этот момент времени крошечная часть звёздного света проходит через атмосферу планеты, сохраняя в спектре звезды как бы отпечатки. Чем больше концентрация определённого элемента в атмосфере, тем проще становится его обнаружить.

«Мощный сигнал от гелия, который мы получили, демонстрирует успешность нового метода по изучения верхних слоёв атмосфер экзопланет. Это означает, что теперь мы можем исследовать ещё более широкий диапазон планет таким способом. Текущие методы, которые анализируют ультрафиолетовое излучение, ограничены самыми близкими объектами. Мы знаем, что гелий присутствует в верхних слоях атмосферы Земли, и этот новый метод поможет нам исследовать атмосферы вокруг планет размером с Землю, что очень трудно сделать с современными технологиями».

Экзопланета WASP-107b известна тем, что её плотность является одной из самых низких среди экзопланет. В качестве примера можно привести такие данные: эта экзопланета имеет размеры как у Юпитера, но её масса составляет всего лишь 12 процентов от нашего газового гиганта. Расположилась эта планета на расстоянии 200 световых лет от нас, а её год равен шести земным дням. Получается, что вокруг своей звезды она оборачивается менее, чем за неделю.

Количество гелия, обнаруженного в атмосфере WASP-107b, столь большое, что атмосфера планеты должна простираться на десятки тысяч километров в космос. Такая протяжённая атмосфера впервые была обнаружена в инфракрасных длинах. Из-за того, что атмосфера уходит далеко от центра экзопланеты, она теряет существенное количество атмосферных газов — примерно от 0.1 до 4 процентов общей массы атмосферы каждый миллиард лет.

Излучение от звезды оказывает существенное влияние на скорость уноса атмосферы планеты. Сама звезда WASP-107 очень активна, ещё более ускоряя унос атмосферы. Это связано с тем, что поглощаемое атмосферой излучение подогревает саму атмосферу, расширяя, таким образом, газ и унося его быстрее в космос. Удивительно, но ещё в 2000 году было предсказано, что гелий будет одним из широко распространённых газов на гигантских планетах, а найти его будет проще простого. Но до сих пор его поиски оставались безуспешными.

«Наш новый метод, совместно, например, с будущим телескопом имени Джеймса Уэбба, позволит нам анализировать атмосферы экзопланета в намного больших деталях, чем когда-либо прежде», — Дэвид Синг, соавтор исследования из Эксетерского университета.

Исследование было опубликовано 2 мая 2018 года в издании Nature.

Источник: www.theuniversetimes.ru