Астрономы впервые нашли в атмосфере экзопланеты лантаноид

Астрономы впервые отыскали атомы рубидия и самария в атмосфере ультрагорячего юпитера MASCARA-4b. Если открытия подтвердятся, то самарий станет первым лантаноидом и самым тяжелым элементом, обнаруженным на экзопланетах. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.

Ультрагорячие юпитеры представляют собой один из самых экзотических типов известных экзопланет. Это газовые гиганты находятся очень близко к своим звездам, из-за чего разогреваются до экстремальных температур, что делает их крайне интересными целями для исследований химического состава и структуры атмосфер. Остается открытым также вопрос об их происхождении.

Группа астрономов во главе с Цзэвэнь Цзяном (Zewen Jiang) из лаборатории оптической астрономии Китайской Академии наук сообщила о первом обнаружении в атмосфере экзопланеты рубидия и самария. Целью наблюдений был ультрагорячий юпитер MASCARA-4b, наблюдения велись при помощи приемника ESPRESSO, установленного на одном из телескопов наземного комплекса VLT.

Ученые вели анализ состава атмосферы экзопланеты при помощи трансмиссионной спектроскопии. Когда излучение от родительской звезды проходит через атмосферу экзопланеты во время прохождения последней по диску звезды (транзита), то часть излучения звезды будет поглощена различными химическими элементами в атмосфере, что отразится в спектре.

MASCARA-4b обращается вокруг звезды А-типа, которая находится в 556 световых годах от Солнца. Это ультрагорячий юпитер, характеризующийся орбитальным периодом 2,8 земных дня, равновесной температурой 2250 кельвинов, радиусом в 1,51 радиусов Юпитера и массой 1,67 масс Юпитера.

Исследователи подтвердили наличие в атмосфере MASCARA-4b обнаруженных ранее Mg, Ca, Cr и Fe на основании наличия в спектре линий Ca II, Mg I, Fe I и Fe II, а также линий излучения водорода. Кроме того, были зарегистрированы ионы Ti⁺ и Ba⁺, а также наличие атомов Rb и Sm. Это стало новым рекордом среди наиболее тяжелых найденных на сегодня элементов в атмосферах экзопланет — ранее им был барий. Кроме того, сообщается о предварительном обнаружении ионов Sc⁺.

Если наличие самария подтвердится в ходе будущих наблюдений, то это будет первый элемент серии лантаноидов, обнаруженный на экзопланетах, и самый тяжелый элемент, обнаруженный на них на сегодняшний день. Ученые также отмечают, что присутствие тяжелых ионов (Ti⁺, Ba⁺, Sc⁺) на больших высотах в атмосферах ультрагорячих юпитеров означает, что атмосферная динамика для таких экзопланет может быть гораздо сложнее, чем считается сейчас.

Ранее мы рассказывали о том, что астрономы нашли сверхзвуковые ветра на экзопланете и впервые отыскали атмосферу у экзопланеты земного типа.