У самого холодного лавового мира нашли атмосферу
Наблюдения экзопланеты HD 3167 b с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб» показали, что раскаленные каменистые планеты могут сохранять атмосферу при более низких температурах, чем считалось.
HD 3167 b расположена примерно в 47 световых годах от Земли и относится к так называемым лавовым мирам — каменистым планетам, чья поверхность настолько горячая, что горные породы на дневной стороне могут плавиться. Радиус экзопланеты примерно в 1,6 раза больше земного, масса — почти в пять раз больше, а полный оборот вокруг светила она совершает всего за 23 часа.
Поскольку HD 3167 b обращается близко к своей звезде, она, вероятно, постоянно повернута к светилу одной стороной. Равновесная температура этого мира составляет приблизительно 1500 градусов Цельсия, а в самой горячей точке дневной стороны может превышать 2200 градусов. Поэтому астрономы и ожидали увидеть очень сильное тепловое излучение раскаленной поверхности.
Наблюдения «Уэбба», однако, показали другое. Исследователи наблюдали вторичное затмение — момент, когда планета скрывается за светилом. Сравнивая поток излучения системы до и во время затмения, можно определить, сколько тепла исходило от самой планеты.
Когда HD 3167 b скрылась за звездой, ее тепловое излучение измерили с помощью инфракрасного спектрометра MIRI, установленного на борту «Уэбба». Выяснилось, что дневная сторона излучает почти втрое меньше, чем ожидалось от темной каменистой поверхности без атмосферы. Значит, дневная сторона этого мира существенно холоднее расчетов.
По интенсивности теплового излучения астрономы оценили яркостную температуру дневной стороны примерно в 1030 градусов Цельсия. То есть заметно ниже, чем предсказывают модели.
Одно из объяснений — атмосфера. Она может переносить часть тепла с дневной стороны на ночную и тем самым охлаждать обращенное к звезде полушарие. Но одного переноса тепла недостаточно: даже при максимально эффективном перераспределении энергии планета должна отражать значительную долю падающего на нее света.
Ученые предположили, что HD 3167 b окружена плотной атмосферой с отражающими облаками, например, из силикатных частиц. В таком случае раскаленный мир может в некотором смысле напоминать Венеру — не температурой или химическим составом, а способностью атмосферы и облаков отражать большую часть звездного света.
Есть и другое объяснение: поверхность HD 3167 b могла бы отражать почти весь падающий на нее свет и потому нагреваться слабее. Правда, для этого ей пришлось бы возвращать в космос примерно 90 процентов звездного излучения. Для расплавленных силикатных пород такая отражающая способность считается слишком высокой. Поэтому атмосферный сценарий исследователи сочли наиболее вероятным.
Как именно устроена атмосфера, пока не известно. Полученный спектр был недостаточно точным, чтобы выделить признаки отдельных веществ. Исправить это помогут будущие наблюдения с помощью спектрографа NIRSpec.
Таким образом, HD 3167 b стала самым холодным лавовым миром, у которого нашли признаки атмосферы. Новые данные помещают предполагаемую границу, где толстые или хорошо отражающие атмосферы могут становиться распространенными, примерно между 1730 и 2230 градусами Цельсия.
Почему у самых горячих лавовых миров наблюдаются признаки атмосфер, в то время как некоторые более холодные планеты их лишены, неизвестно. Тем не менее наблюдения HD 3167 b помогли точнее определить, где может проходить эта граница.
Результаты научной работы опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.
Telegram 
Дзен 
VK 
