Согласно исследованию, опубликованному в журнале «Nature», KELT-9b, одна из самых интересных экзопланет, снова удивила астрономов. В ее атмосфере обнаружены металлы – железо и титан.
Экзопланета действительно не похожа ни на какую другую. Расположенная на расстоянии около 620 световых лет от Земли в созвездии Лебедя, она известна как «Горячий Юпитер». Это название прямо указывает на ее природу. KELT-9b имеет размеры, в три раза превышающие размеры Юпитера. А температура на ее поверхности достигает 3780 градусов по Цельсию. Это самая горячая экзопланета из когда-либо обнаруженных. На поверхности KELT-9b даже горячее, чем на поверхности некоторых звезд. Ученые считают, что эта экзопланета занимает промежуточное положение между звездой и газовым гигантом.
KELT-9b. Жарко и металлично
Сверхвысокая температура, существующая на KELT-9b, связана с очень близкой орбитой экзопланеты к своей родительской звезде. Такие условия заставляют металлы переходить в газообразное состояние и наполнять атмосферу. Об этом говорят результаты, полученные командой исследователей, возглавляемой Йенсом Хоймейкером из Женевского университета в Швейцарии.
В ночь на 31 июля 2017 года, когда KELT-9b проходила на фоне своей звезды, ее наблюдал спектрограф HARPS-North. Он прикреплен к телескопу Telescopio Nazionale Galileo, расположенному на испанском острове Ла-Пальма. Телескоп зафиксировал изменения спектров в атмосфере планеты, являющиеся следами химических веществ с различными светофильтрационными свойствами.
Отделив простой звездный свет от света, который прошел через атмосферу экзопланеты, команда получила спектральную характеристику химического состава атмосферы KELT-9b.
Исследователи обратили внимание на следы присутствия в спектре атмосферы KELT-9b титана и железа. Поскольку относительное количество незаряженных и заряженных атомов имеет тенденцию резко меняться при температурах, наблюдаемых на KELT-9b. После сложного процесса анализа и взаимной корреляции результатов ученые обнаружили в спектре резкие пики уровней ионизированных форм обоих металлов.
Исследователи давно подозревают, что железо и титан присутствуют на некоторых экзопланетах. Но сегодняшние технологии пока не дают возможности их обнаружить напрямую. В отличие от Земли, где эти два элемента в основном находятся в твердой форме, температурные условия большинства экзопланет означают, что атомы железа и титана обычно «заперты в других молекулах».
Однако постоянно получаемое KELT-9b от своей звезды тепло приводит к тому, что металлы как бы «плавают» в атмосфере. Как отдельные заряженные атомы, неспособные конденсироваться или образовывать соединения.
Титан находили и раньше
Железо впервые обнаружили в атмосфере экзопланеты. Но титан ранее уже находили в виде его двуокиси на Kepler 13Ab. Это еще один «Горячий Юпитер». Однако открытие на KELT-9b является первым случаем обнаружения элементарного титана в атмосфере экзопланеты.
Известно также, что атмосфера KELT-9b содержит водород. Который легко идентифицировать, не прибегая к комплексному анализу, необходимому для идентификации железа и титана. Одно из проведенных исследований показало, что водород буквально убегает с этой планеты. Что приводит к мысли о том, что этот процесс и помогает попадать металлам в атмосферу, облегчая их обнаружение.
Исследования атмосферы KELT-9b продолжаются. И есть предположения о том, что могут появиться сведения о наличии там и других металлов. Кроме того, комплексный анализ, примененный в этом исследовании, может быть полезен для идентификации неясных компонентов и в атмосферах других экзопланет.