Команда исследователей из Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ) и университета Токио (University of Tokyo) рассмотрела атмосферу суперземли GJ3470b в созвездии Рака. Напомним, что термин "суперземля" употребляется в отношении экзопланет, масса которых не сильно превышает земную. В данном случае GJ3470b в 14 раз "тяжелее" Земли, и это вторая по лёгкости из всех обнаруженных планет за пределами Солнечной системы.
Для наблюдения за этим небесным телом учёные Страны восходящего солнца использовали телескопы Астрофизической обсерватории Окаямы (OAO).
Планета GJ3470b обращается вокруг своей родительской звезды по очень близкой орбите (в 28 раз ближе, чем Земля к Солнцу)
и, соответственно, с высокой скоростью: год на этой планете длится всего 3,3 земных суток.
Вычислить радиус экзопланеты невероятно сложно, астрономы, как правило, располагают информацией о массе чужих миров. Однако, изучая явление астрономического транзита, в ходе которого для земного наблюдателя планета проходит по диску своей звезды, учёные могут вычислить и её радиус. Для этого необходимо знать радиус самой звезды и степень затемнения, вызванную прохождением планеты.
Астрофизики провели серию наблюдений за прохождением экзопланеты GJ3470b по диску её звезды, одновременно используя ближний инфракрасный спектрограф (ISLE), вмонтированный в 188-сантиметровый телескоп-рефлектор, и три камеры видимого излучения на телескопе цветного изображения MITSuME.
Учёные измерили степень падения яркости звезды во время астрономического транзита в четырёх длинах волн, от видимого до ближнего инфракрасного излучения. Эти наблюдения позволили определить радиус по "цвету" планеты. Расчёты показали, что "длина" радиуса GJ3470b, полученная в ходе наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне (примерно 1,3 микрометра), на 6% меньше, полученного в видимой части спектра.
Разница в данных обусловлена, скорее всего, атмосферными характеристиками самой планеты: когда излучаемый звездой свет проходит через толстый слой атмосферы GJ3470b, то лучи с некоторыми длинами волн поглощаются или рассеиваются молекулами в атмосфере.
Как мы уже сказали, вычисление радиуса экзопланеты — задача не из простых. Если учёные работают с наземной обсерваторией, то совершенно необходимо, чтобы небо было чистым, а погода хорошей на протяжении всего времени астрономического транзита. К тому же, степень затемнения, вызванная прохождением суперземли, крайне мала. Однако в данном случае учёным, можно сказать, повезло: соотношение размеров звезды и планеты оказалось таким, что степень затемнения во время астрономического транзита GJ3470b была выше, чем в большинстве случаев. Это позволило разглядеть планету с помощью наземных телескопов.
Последующие вычисления показали, что радиус суперземли GJ3470b должен быть примерно в 4,3 раза больше земного, то есть составлять примерно 27400 километров. Согласно теоретическим расчётам, экзопланета должна обладать довольно толстым слоем атмосферы.
"Мы считаем, что атмосфера этой планеты должна состоять из водорода и гелия. Масса атмосферы составляет от 5 до 20% от всей массы GJ3470b. Это очень много. К примеру, это же соотношение в случае Земли составляет 1 к 10 тысячам (0,0001%)", — говорит ведущий автор исследования Акихико Фукуи (Akihiko Fukui).
Отметим, ранее детальному изучению подверглись атмосферы только двух суперземель, включая GJ3470b. Учёные решили, что, скорее всего, её небо не покрыто облаками, поскольку, если бы в её атмосфере были облака, то не возникло бы разницы в измерениях радиуса при наблюдениях на разных длинах волн. Астрономам это на руку: не имея препятствий в виде тяжёлых облаков, они смогут подробнее изучить атмосферу планеты в дальнейшем.
"Мы надеемся продолжить исследование, чтобы узнать больше о процессе формирования суперземель", — делится планами на будущее Фукуи, который вместе со своими коллегами написал статью, опубликованную в издании The Astrophysical Journal.
Учёные хотят исследовать химический состав атмосферы GJ3470b при помощи телескопов с более широкой нежели у телескопов OAO апертурой, к примеру, телескопа Субару (Subaru Telescope).
Процесс формирования суперземель по-прежнему остаётся загадкой для астрофизиков. Если дальнейшие наблюдения за атмосферой GJ3470b выявят наличие химических веществ, застывающих при низких температурах (к примеру, вода или метан), это будет означать, что планета сформировалась на более дальней орбите своей звезды, а затем уже под влиянием каких-либо процессов стала ближе к светилу. Если же такие соединения в атмосфере найдены не будут, то, скорее всего, GJ3470b была сформирована на раннем этапе существования системы и на той же орбите, что находится сейчас. Так или иначе, учёные надеются, что дальнейшие исследования этой планеты помогут выявить механизмы формирования суперземель в целом.
vesti.ru
