В атмосфере далекой планеты впервые обнаружили редкие изотопы углерода

В атмосфере газового гиганта TYC 8998-760-1 b, расположенного на расстоянии примерно 310 световых лет, удалось обнаружить углерод-13. Присутствие такого изотопа указывает, что экзопланета сформировалась на большом удалении от материнской звезды, за границей снеговой линии моноксида углерода. Об этом сообщается в новой статье, опубликованной в журнале Nature.

В 2019 году у далекой звезды солнечного типа TYC 8998-760-1 астрономы обнаружили две крупные планеты: одна — в шесть раз массивнее Юпитера, другая — в 14 раз. Это был тот редкий случай, когда экзопланеты удалось снять напрямую, с помощью телескопа VLT, вооруженного специальным «коронографом». Именно поэтому ученые заметили планеты, хотя те находятся от звезды на весьма внушительном расстоянии и вряд ли были бы найдены с помощью транзитного и других традиционных методов.

Так, орбита TYC 8998-760-1 b составляет около 160 астрономических единиц (среднего расстояния от Земли до Солнца); для сравнения, орбита Плутона — «всего лишь» 40 астрономических единиц. Также TYC 8998-760-1 b вдвое больше Юпитера по размерам и отражает достаточно света звезды, чтобы ее можно было видеть с помощью телескопов. Игнас Снеллен (Ignas Snellen) из нидерландской Лейденской обсерватории и его коллеги провели новые такие наблюдения.

Ученые воспользовались инфракрасным спектрографом SINFONI, установленным на телескоп VLT, и получили спектр TYC 8998-760-1 b с линиями поглощения, которые указывают на присутствие в ее атмосфере различных веществ. В частности, исследователи обнаружили свидетельства углерода-13 — стабильного, но довольно редкого изотопа, который на Земле составляет лишь около одного процента углерода. На TYC 8998-760-1 b он, скорее всего, входит в состав молекул СО, угарного газа.

Количество углерода-13 оказались в разы большим, чем ожидали астрономы. Они связывают это с большим удалением планеты от материнской звезды: за пределами снеговой линии моноксида углерода — условной границы, за которой температура так низка, что это летучее соединение переходит в твердое состояние. Формируясь в этом регионе, TYC 8998-760-1 b собрала большие объемы СО в виде льда, а с ним и изотопов углерода-13.

Авторы отмечают, что планеты Солнечной системы все находятся намного ближе к звезде, поэтому точных аналогов TYC 8998-760-1 b у нас, видимо, нет. Но нечто схожее можно заметить у Нептуна и Урана: оболочки этих газовых гигантов богаты дейтерием, поскольку сформировались за снеговой линией воды. По словам ученых, в будущем изучение изотопного состава экзопланет может стать новым инструментом для определения места, в котором они появились на свет.