Астрономы подтвердили существование атомов железа на дневной стороне в атмосфере ультрагорячего юпитера KELT-9b — самой горячей экзопланеты. Открытие позволяет понять как формируются и эволюционируют такие экзопланеты. Препринт работы доступен на портале arXiv.org

Ультрагорячие юпитеры выделяются как подкласс горячих юпитеров. Эти газовые гиганты массой не более 13,6 масс Юпитера находятся в приливном захвате своих звезд, из-за чего всегда обращены к светилу одной и той же стороной. Периоды обращения таких экзопланет составляют всего несколько часов или дней, а температура их внешних слоев на дневной стороне часто бывает выше двух с половиной тысяч кельвинов. Изучение подобных объектов интересно с точки зрения понимания сложной динамики атмосферы и разнообразных химических процессов, идущих в ней, а также наложения ограничения на модели формирования и эволюции горячих газовых гигантов. 

KELT-9b, относящийся к ультрагорячим юпитерам, находится в системе звезды спектрального класса A, расположенной на расстоянии 650 световых лет от Солнца в созвездии Лебедя. Расстояние от экзопланеты до звезды составляет всего 0,03 астрономических единицы, а год на ней длится 1,48 земного дня. Масса KELT-9b оценивается в 2,44 массы Юпитера, а радиус — в 1,78 радиуса Юпитера. Это самая горячая из известных на сегодняшний день экзопланет, ее равновесная температура составляет 4050 кельвин.

Астрономы во главе с Лоренцо Пино (Lorenzo Pino) из Амстердамского университета опубликовали результаты наблюдений за KELT-9b, которые проходили 22-23 июля 2018 года при помощи спектрографа HARPS-North, установленного на 3,58-метровом телескопе TNG (Telescopio Nazionale Galileo) на острове Ла-Пальма. Ранее другая научная группа, использовавшая этот инструмент, впервые обнаружила в атмосфере этой экзопланеты при помощи метода абсорбционной спектроскопии пары иттрия, скандия и хрома, а также получила свидетельства содержания в ней ионов и атомов железа, однако эти данные нуждались в перепроверке. Железо представляет для ученых особый интерес, так как зная его концентрацию в атмосфере экзопланеты можно оценить ее металличность и сравнить ее с металличностью родительской звезды. 

Особенность новых наблюдений заключается в том, что излучение от дневной стороны экзопланеты регистрировалось напрямую. Это позволило ученым установить, что в атмосфере KELT-9b существует тепловая инверсия, ее внешние слои более горячие, чем внутренние, что объясняется содержанием атомов железа на уровне в несколько раз превышающем его содержание в звезде. Предполагается, что железные облака находятся на высотах, где давление составляет от 10^–3 до 10^–5 бар. В дальнейшем ученые намерены более точно определить химический состав атмосферы экзопланеты при помощи космического телескопа «Хаббл».

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы выявили распад на атомы молекулярного водорода в атмосфере KELT-9b, не нашли рэлеевского рассеяния в атмосфере горячего юпитера и впервые обнаружили в ней оксид титана, а также подтвердили, что на ультрагорячем юпитере WASP-76b идут железные дожди.

Александр Войтюк