Атмосфера горячего юпитера указала на его формирование внутри протопланетного диска

Астрономы определили, что горячий юпитер WASP-77Ab сформировался не так, как многие другие известные экзопланеты такого типа, которые рождаются во внешних частях своих планетных систем, а затем мигрируют ближе к звезде. Вместо этого он образовался во внутренней части протопланетного диска, поэтому его атмосфера бедна элементами тяжелее водорода и гелия, и обладает близким к солнечному значением C/O. Статья опубликована в журнале Nature.

Горячие юпитеры — одна из самых популярных целей для исследований в области внесолнечной планетологии. Во-первых, такие объекты удобно открывать при помощи транзитного метода или метода радиальных скоростей, во-вторых, эти тела находятся очень близко к своим звездам, что приводит к экстремальному нагреву их внешних слоев и сложным химическим и динамическим процессам в атмосфере. Кроме того, у ученых до сих пор нет точной и хорошо проверенной теории о том, как именно появляются такие экзопланеты.  

Группа астрономов во главе с Майклом Лайном (Michael Line) из Университета Аризоны опубликовала результаты исследований атмосферы экзопланеты WASP-77Ab в декабре 2020 года при помощи инфракрасного спектрометра IGRINS, установленного на 8,1-метровом телескопе «Джемини-Юг» в Чили. Наблюдения велись в диапазоне длин волн 1,43–2,42 микрометров, их целью было определение содержания различных элементов и соединений в атмосфере экзопланеты.

WASP-77Ab находится в двойной звездной системе в 340 световых годах от Земли и представляет собой горячий юпитер с массой 1,76 массы Юпитера и радиусом 1,21 радиуса Юпитера. Год на планете длится 1,36 земных дня, а ее эффективная температура оценивается в 1740 кельвин.

Ученые определили отношения C/H, O/H и C/O для атмосферы WASP-77Ab и выяснили, что она обеднена металлами (элементами тяжелее водорода и гелия), обладая при этом близким к солнечному значением C/O. Это означает, что условия формирования WASP-77Ab отличаются от условий образования планет-гигантов Солнечной системы и ранее исследованных горячих юпитеров, в частности исключается сценарий образования планеты за пределами снеговых линий (Н₂O, CO, CO₂) и последующая миграция внутрь после рассеивания протопланетного диска. Возможно ядро ​​планеты создало свою газовую оболочку из вещества окружающей среды, богатого кислородом, но обедненного углеродом, внутри диска и до снеговых линий.

Ранее мы рассказывали о том, как богатая углеродом атмосфера горячего юпитера указала на место его формирования, на какой экзопланете идут дожди из железа и как телескоп TESS отыскал экстремально распухший горячий юпитер у субгиганта.

Александр Войтюк