Звездную молекулу-термометр впервые нашли в атмосфере экзопланеты

На протяжении нескольких десятков лет гидриды и окислы металлов используют для характеристики атмосфер и классификации очень холодных звезд и коричневых карликов. Так, оксид титана полезен для классификации звезд с температурой примерно 4000 кельвин. Для более холодных звезд и коричневых карликов с температурой ниже 2500 кельвин удобно использовать гидриды железа и хрома.

Помимо определения температуры, гидрид хрома применяют в качестве чувствительного зонда для изучения химического состава и динамики атмосферы коричневых карликов. К слову, коричневые карлики не совсем звезды, а скорее субзвездные объекты — нечто среднее между планетами и звездами. Их масса и светимость в десятки раз меньше солнечных, хотя они все еще могут поддерживать термоядерные реакции в своих недрах.

Поэтому неудивительно, что многие горячие экзопланеты-гиганты имеют температуру поверхности близкую к температуре коричневых карликов. Однако убедительных свидетельств обнаружения оксидов или гидридов металлов в атмосферах экзопланет до сих пор не было. Всему причиной — низкое спектральное разрешение используемых приборов, не позволяющее достоверно разделить близкие сигналы различных молекул.

В новой работе международная группа ученых использовала спектры высокого разрешения, полученные спектрографами GRACES и UVES, установленными на телескопах Gemini North и Very Large Telescope соответственно. Для наблюдения исследователи выбрали горячий юпитер WASP-31b — экзопланету с чрезвычайно низкой плотностью, вращающуюся вокруг карликовой звезды WASP-31 в 1305 световых годах от Земли. 

Благодаря высокому разрешению спектров пропускания, полученных при прохождении экзопланеты перед родительской звездой, команде ученых удалось с большой достоверностью выявить гидрид хрома в атмосфере WASP-31b. Поскольку молекулы гидрида хрома очень чувствительны к температуре и стабильны лишь в диапазоне от 1200 до 2200 кельвин, равновесная температура атмосферы этого горячего юпитера должна лежать в таких границах. 

Более ранние вычисления равновесной температуры, основанные на измерении альбедо экзопланеты, предсказывали ее на уровне около 1400 кельвин. По словам исследователей, окончательное обнаружение гидридов металлов в WASP-31b — важное достижение в понимании атмосфер горячих планет-гигантов, хотя открытие и не дает новой информации именно об этой планете. В дальнейшем ученые рассчитывают найти еще немало таких экзопланет при помощи данных космического телескопа «Джеймс Уэбб».

Подробное описание результатов можно найти в статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal Letters.