Астрономы обнаружили сверхгорячую "суперземлю"

Астрономы впервые получили убедительные доказательства существования атмосферы вокруг каменной экзопланеты за пределами Солнечной системы.

Как передает Day.Az со ссылкой на Униан, об этом пишет Interesting Engineering. 

Это стало важным шагом к пониманию того, что происходит в таких экзотических мирах.

Команда под руководством Института Карнеги с помощью телескопа Джеймса Уэбба исследовала TOI-561 b - древнюю, раскаленную "суперземлю", которая делает полный оборот вокруг своей звезды всего за 10,56 часа. Полученный атмосферный сигнал оказался неожиданным и противоречит тому, что ученые ожидали увидеть на таких малых и сверхгорячих планетах.

"TOI-561 b вдвое тяжелее Земли, но совсем не похожа на нее. Планета вращается крайне близко к своей звезде - на расстоянии, составляющем лишь одну сороковую дистанции между Меркурием и Солнцем. Год на TOI-561 b длится чуть более 10 часов, а одно ее полушарие всегда повернуто к свету", говорится в статье.

Астрономы долгое время считали, что настолько горячие и небольшие планеты должны мгновенно терять свои атмосферы после формирования. "По всем известным моделям такая планета слишком маленькая и горячая, чтобы долго удерживать собственную атмосферу", - отметила автор исследования Николь Воллак. Новые наблюдения полностью разрушают это устоявшееся мнение.

Несмотря на то, что ее звезда значительно старше Солнца, TOI-561 b, похоже, до сих пор имеет атмосферу. Именно она может объяснять и низкую плотность планеты. Она менее плотная, чем должна была бы быть при землеподобном составе, хотя к так называемым "сверхпузырькам" планета не относится.

Главный автор исследования Иоганна Теске объясняет: планета могла иметь небольшое железное ядро и легкие породы мантии - это совпадает с характеристиками ее звезды.

"TOI-561 b отличается среди сверхкороткопериодичных планет тем, что вращается вокруг очень старой и бедной железом звезды", - говорит Теске. Планета вероятно сформировалась в другой химической среде, чем наши миры, что делает ее окном в раннюю историю формирования планет.

Впрочем, само внутреннее строение не может объяснить все наблюдения. Ученые предположили, что атмосферный слой увеличивает видимый размер планеты и уменьшает ее плотность.

Для проверки этой гипотезы телескоп Вебба измерил температуру на дневной стороне планеты во время так называемого вторичного затмения.

Если бы TOI-561 b была голым каменным шаром, ее дневная сторона нагревалась бы почти до 4900°F (примерно 2700°C). На самом деле температура оказалась значительно ниже - около 3200°F (1750°C).

Этот существенный перепад свидетельствовал об активном перераспределении тепла. Ученые рассмотрели различные сценарии: океан магмы, тонкий слой испаряющихся пород, облачность. Но данные лучше всего соответствуют наличию плотной атмосферы.

"Сильные ветры могли бы переносить тепло на ночную сторону, охлаждая дневную сторону", - объясняет соавтор Анжали Пьетте. Газовые слои также поглощают свет, а светлые облака из силикатов отражают часть излучения.

Пока это остается загадкой, как TOI-561 b удерживает свою атмосферу. При такой близости к звезде часть газов неизбежно должна теряться. Но, по словам исследователя Тима Лихтенберга, существует баланс: атмосфера частично "подпитывается" газами из океана магмы, которые одновременно поглощаются обратно в недра.

"Это фактически влажный шар из лавы", - подытожил он.

Исследование является первой научной публикацией в рамках программы JWST "General Observers Program 3860". Команда наблюдала за системой непрерывно в течение 37 часов, и сейчас продолжается анализ, который должен уточнить температурные карты и химический состав атмосферы.