Ветрено, дождливо, с видом на Землю
На экзопланете HR8799b найдены облака из воды, метана и угарного газа. А еще там есть ветры и должны идти дожди.
Среди таких тем есть графен с понятной перспективой получить новые сверхматериалы; органические полупроводники, гибкие компьютеры, экраны и мобильные телефоны; кубиты и — потенциально — домашний суперкомпьютер, 3D печать. В астрофизике тоже есть одна область, которая начала развиваться всего около двадцати лет назад, приносит множество удивительных открытий и даже у очень практического человека не вызывает вопроса «а зачем это все, собственно, нужно?». Речь, конечно, об экзопланетах. Потому что всем интересно узнать — что происходит на планетах, вращающихся вокруг других звезд, есть ли там жидкая вода, кислород и, может, нам есть кому махать рукой в ночное небо?
Прежде всего, надо признать поразительную скорость развития этой области — первая экзопланета была открыта в 1991-м (есть разночтения по тому, что считать обнаружением, но обычно принимают этот год) и в течение десяти лет открытие каждой планеты было событием. А потом покатился ком — открывались целые системы экзопланет, массы и орбиты определялись со все возрастающей точностью и стало возможным прикидывать примерный состав планет. Появилась классификация: «горячий Юпитер», «сверхземля» и так далее. Огромная заслуга , конечно, принадлежит космическому телескопу «Кеплер» (2700 кандидатов в экзопланеты уже обнаружены и работа с данными продолжается!), однако он вышел из строя в середине 2013-го года и сейчас основные надежды, связаны с недавно запущенным в космос телескопом «Гайя», который использует новую технику непрерывного сканирования неба за счет вращения вокруг своей оси.
Данные спектрографа OSIRIS, установленного на телескопе Кека на Гавайях, однозначно указывают на то, что в атмосфере планеты HR8799b (первой по счету из четырех планет, открытых у звезды HR8799) присутствует вода, метан и монооксид углерода (угарный газ). Линии поглощения, соответствующие переходам электронов между различными энергетическими уровнями, были обнаружены в свете звезды, прошедшем через атмосферу планеты.
Но их обнаружение важно по другим причинам — сравнивая молярные доли воды, метана и монооксида углерода, ученые сделали попытку установить общее соотношение количества атомов углерода и кислорода (обычно записывается как «C/O»). Это очень важный параметр для понимания процессов формирования планетных систем. Соотношение С/О для звезды HR8799 установлено очень точно. Если для ее экзопланет оно будет таким же, значит и звезда и все планеты сформировались в результате однородного симметрического гравитационного притяжение пыли и газа. Если же соотношение будет отличным от звездного (а еще лучше — немного разным для разных планет), значит вся система сформировалась в результате постепенной аккреции вещества из внешних областей в сторону центра. В этом случае более тяжелые элементы скорее окажутся в центре аккреционного диска, в то время как легкие будут продолжать вращаться во внешнем диске.
Планетная система HB8799 наблюдается в течение нескольких лет и первый спектр экзопланеты, когда-либо полученный учеными — это планета HB8799c, соседка той, о которой рассказывается в статье. Сейчас у астрофизиков есть спектры всех четырех планет и самой звезды, так что можно делать предварительные выводы: похоже, что именно второй сценарий имел место в системе HR8799 около 60 миллионов лет назад, когда она формировалась — уровень С/О (то есть отношение количества более легкого углерода к более тяжелому кислороду) у планет оказалось чуть выше, чем у звезды, а значит, они должны были формироваться в разное время. До сих пор такие подробности были известны только для нашей Солнечной системы.
И пару слов о метане. Обнаружение его — большая удача. Метан не очень стабилен: в верхних слоях атмосферы его разрушает солнечная радиация, в нижних он довольно быстро окисляется. Если он обнаруживается (а пока мы видим только то, что находится в верхних слоях атмосферы экзопланет), значит, во-первых, на планете есть условия образования метана, а во-вторых, можно что-то узнать про динамику атмосферы — как перемешиваются ли различные слои, дать ограничения на скорость ветров, прикинуть толщину атмосферы.
Марат Мусин