Планетологи пересмотрели формирование горячих юпитеров

В Солнечной системе газовые гиганты, такие как Юпитер и Сатурн, формируются за «снеговой линией» — в холодных областях протопланетного диска, где могут конденсироваться льды. Однако горячие юпитеры, вращающиеся вокруг других звезд на близком к ним расстоянии, подвергаются воздействию экстремальных температур (достигающих 2000  °C). Понять, в каких условиях формировались эти пылающие гиганты, можно, изучая химический состав их атмосфер. 

Исследовательская группа во главе с Питером Смитом (Peter Smith) из Университета штата Аризона (США) наблюдала горячий юпитер WASP-121 b, расположенный на расстоянии около 850 световых лет от Земли с помощью спектрографа IGRINS, установленного на восьмиметровом телескопе Джемини-Юг (Чили). 

Обычно химический состав атмосферы экзопланет анализируют, объединяя данные наблюдений в оптическом и инфракрасном диапазонах. Однако WASP-121b оказался настолько горячим, что газообразных компонентов там было очень мало и зафиксировать спектры получилось с помощью одного только IGRINS. 

Результаты исследования, опубликованного в журнале The Astronomical Journal, показали, что экзопланета, вопреки традиционным теориям, могла накапливать преимущественно «горячие» скалистые материалы, без «ледяных» твердых частиц. Анализ также выявил в атмосфере WASP-121 b повышенное содержание таких элементов, как магний, кремний и кальций по сравнению с водой, углекислым газом и другими «легкими» соединениями. 

Таким образом экзопланета, вероятно, сформировалась внутри более «горячей» части протопланетного диска, что противоречит классическому сценарию, где газовые гиганты «растут» за «снеговой линией», используя лед для накопления массы. Авторы научной работы предположили, что полученные результаты могут привести к пересмотру моделей формирования таких миров.  

Ученые также обнаружили, что на «дневной» стороне горячего юпитера экстремальная жара испаряет даже тяжелые металлы, а сильные ветра уносят их на «ночную» сторону. Поскольку на последней температура ниже, вещества вновь конденсируются. Получается, химический состав атмосферы экзопланеты на дневной и ночной сторонах заметно различается.

Дальнейшие исследования с помощью IGRINS помогут понять, как часто горячие юпитеры формируются близко к материнской звезде, и больше узнать о температурных контрастах полушарий.  Расширенная выборка также позволит перепроверить теории происхождения этих гигантских и раскаленных миров.