Атмосфера мини-нептуна оказалась похожа на звездную

Астрономы при помощи космических телескопов «Хаббл» и «Спитцер» впервые детально исследовали состав атмосферы мини-нептуна Gliese 3470b, по составу она оказалась больше похожа на звездную, чем на атмосферу планет-гигантов. Предполагается, что планета могла сформироваться близко к своей звезде в ходе аккреции первичного вещества из протопланетного диска на ядро, состоявшее из железа, горных пород и льда. Статья опубликована в журнале Nature.

Случаи обнаружения множества экзопланет, массы и радиусы которых занимают промежуточное положение между Землей и Нептуном, стали одним из главных открытий в астрономии, подобные объекты называют суперземлями и субнептунами. Как предполагается, они могут составлять около 80 процентов от общего количества экзопланет в Млечном Пути. Их строение может сильно различаться, но на сегодняшний день ограничения на состав атмосферы таких тел на основе данных прямых наблюдений есть в основном для планет массивнее Нептуна.

Астрономы во главе с Бьорном Беннеке (Björn Benneke) сообщили о результатах наблюдений за экзопланетой Gliese 3470b, которая находится в системе красного карлика на расстоянии около ста световых лет от Солнца в созвездии Рака. Радиус планеты в 4,3 раза больше земного, она совершает один оборот вокруг своей звезды за 3,3 земных дня и имеет массу около 12,6 масс Земли, которая находится в диапазоне между нептуноподобными (22–23 масс Земли) и скалистыми (7 масс Земли) экзопланетами. Наблюдения велись при помощи космических телескопов «Хаббл» и «Спитцер», которые смогли получить спектры пропускания в оптическом и инфракрасном диапазонах волн в ходе транзитов планеты по диску звезды и вторичных затмений.

Ученые ожидали, что атмосфера такой экзопланеты будет богата тяжелыми элементами, такими как кислород и углерод, которые входят в состав водяных паров и метана. Однако оказалось, что лучше всего полученные данные описываются моделью атмосферы с низким содержанием металлов, в которой преобладают водород и гелий. Облака из водяного пара в атмосфере становятся оптически толстыми при давлении около одного миллибара, кроме того присутствуют аэрозольные слои, состоящие из частиц с размерами менее одного микрометра. 

Низкая металличность и малое содержание метана накладывают важные ограничения на механизмы формирования подобных планет, а также на химические процессы в атмосфере. Предполагается, что Gliese 3470b сформировалась путем аккреции первичного вещества (в основном водорода) из протопланетного диска на ядро массой до 10 масс Земли, состоявшее из железа, горных пород и льда. При этом планета образовалась в месте своего текущего местоположения, а не мигрировала к звезде, как это бывает в случае экзопланет типа горячих юпитеров. Ученые считают, что эта экзопланета станет отличной целью для будущих наблюдений при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб» в среднем инфракрасном диапазоне волн.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы впервые нашли оксид титана и пары иттрия и хрома в атмосфере горячих газовых гигантов и отыскали атмосферу у экзопланеты земного типа.

Александр Войтюк