Экзопланета Gliese 3470 b расскажет учёным о происхождении Земли

Экзопланета Gliese 3470 b расскажет учёным о происхождении Земли
Эта иллюстрация показывает теоретическую внутреннюю структуру экзопланеты GJ 3470 b. На нижнем рисунке показан околозвёздный диск, газами которого «питалась» планета во время роста. Наблюдения с помощью космических телескопов НАСА "Хаббл" и "Спитцер" позволили химически проанализировать состав очень чистой и глубокой атмосферы GJ 3470 b, что дало учёным ключи к пониманию её происхождения, а также многих других планет этой массы в нашей галактике.

Впервые исследователям удалось получить подробный химический «отпечаток пальца» уникальной атмосферы планеты из соседней Солнечной системы. Мощнейшие космические телескопы НАСА объединили усилия, чтобы учёные смогли воссоздать максимально точную иллюстрацию внутренней структуры небесного объекта. Открытия имеют огромное значение для науки и помогут понять гораздо больше о природе и формировании планет.

Внутренняя структура этой экзопланеты не похожа на состав планет нашей Солнечной системы. Космический объект Gliese 3470 b (также известный как GJ 3470 b) представляет из себя что-то среднее между Землей и Нептуном, с большим каменным ядром, глубоко утопленным в атмосфере разрушения водорода и гелия. Gliese 3470 b можно считать планетой средней величины: она в 12,6 раза больше Земли, но менее массивная, чем Нептун, чей вес более 17 масс нашей планеты.

Множество похожих на Gliese 3470 b миров ранее обнаружила американская космическая обсерватория Кеплера, миссия которой завершилась в прошлом году. Исследователи отмечают, что в нашей галактике до 80% экзопланет могут попасть в этот диапазон масс. Однако до сих пор астрономам не удавалось понять химический состав планет такого типа. Теперь, анализируя атмосферу GJ 3470 b, учёные получают новые подсказки об их природе и происхождении.

Специалисты подчёркивают, что такой подробный химический «отпечаток пальца» атмосферы - это большое открытие с точки зрения формирования планет.

«Планета вращается очень близко к звезде и гораздо менее массивна, чем Юпитер (в 318 раз больше массы Земли), но ей удалось вырастить изначальную водородно-гелиевую атмосферу, которая в большинстве «не загрязнена» тяжелыми элементами», - рассказал Бьорн Беннеке из канадского Университета Монреаля. По словам учёного, эта особенность атмосферного состава сделала возможными такие наблюдения, «в нашей солнечной системе нет ничего подобного, поэтому это поражает».

Наука анализа химических «отпечатков пальцев» на основе света носит название «спектроскопия». Чтобы провести это уникальное в своём роде исследование атмосферы GJ 3470 b, астрономам НАСА пришлось объединить возможности мощнейших телескопов «Хаббл» и «Спитцер», рассчитанных на разные длины волн. Этого удалось достичь при измерениях поглощения звёздного света, когда планета проходила перед своей звездой (транзит), и потери отражённого света от Gliese 3470 b, когда она проходила за звездой (затмение). В общей сложности космические телескопы наблюдали 12 транзитов и 20 затмений.

Приятным сюрпризом для исследователей стала сама атмосфера Gliese 3470 b – она оказалась в основном прозрачной, с тонкой дымкой, что позволило учёным глубоко в неё проникнуть. По словам Беннеке, они ожидали, что в составе атмосферы GJ 3470 b гораздо больше тяжёлых элементов, в частности кислорода и углерода, образующих обильные водяные пары и газообразный метан, как на Нептуне. Вместо этого астрономы открыли атмосферу, настолько бедную тяжёлыми элементами, что она напоминает богатый водородом и гелием состав Солнца.

Впервые располагая детальной спектроскопической подписью такой экзопланеты, учёные затрудняются с её классификацией. Исходя из свойств атмосферы, должна ли она называться «супер-Земля», «суб-Нептун» или совершенно по-новому? 

Открытием явилось и место зарождения Gliese 3470 b. Принято считать, что другие экзопланеты, «горячие Юпитеры», появляются на приличном расстоянии от своих звёзд и лишь потом приближаются к «светилам». Однако Gliese 3470, вероятнее всего, сформировалась именно там, где она находится сегодня - в непосредственной близости от Красного карлика, вдвое меньшего, чем наше Солнце. В отличие, к примеру,  от Нептуна, который расположен в трёх миллиардах миль от своей звезды.

Едва родившись, GJ 3470 b был просто сухим каменистым объектом, но затем при помощи своей гравитации он втянул водород и газообразный гелий из первичного околозвёздного диска, что впоследствии создало такую густую и чистую атмосферу. Согласно гипотезе Беннеке, рост этой экзопланеты прекратился много миллиардов лет назад, когда протопланетный диск полностью рассеялся. Таким образом получилось, что объект успел накопить достаточно водорода, но не сумел набрать столько массы, чтобы куда-либо переместиться и стать одним из «горячих Юпитеров».

«Это интригующий режим. Планета застряла в стадии суб-Нептуна», - отметил Беннеке.

В дальнейшем учёные планируют ещё глубже изучить атмосферу GJ 3470 b при помощи нового космического телескопа Джеймса Уэбба, обладающего беспрецедентной чувствительностью в инфракрасном диапазоне. Первые результаты химанализа экзопланеты приоткрыли завесу тайны происхождения нашего мира, что вызвало огромный интерес научного сообщества и, в частности, американских и канадских команд-разработчиков инструментов для телескопа Уэбба. Они продолжат исследования, наблюдая транзиты и затмения Gliese 3470 b на таких длинах световых волн, где атмосферные дымки становятся наиболее прозрачными.
Оценить статью
(0)
Добавить комментарий
Получать ответы на почту
Получать ответы на почту