Астрономы впервые обнаружили гелий в атмосфере далекой экзопланеты

Новый метод наблюдений за атмосферами экзопланет предложили Джессика Спейк (Jessica Spake) и ее коллеги из Эксетерского университета в Великобритании. Апробированный на газовом гиганте WASP-107b, он позволил обнаружить здесь гелий — впервые за всю историю изучения далеких планет. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature. 

Чтобы зарегистрировать спектральные линии атмосферы далекой экзопланеты, ученые следят за ее прохождением на фоне собственной звезды — точнее говоря, за теми краткими моментами, когда она лишь начинает или уже завершает проход и только ее атмосфера «экранирует» фоновое излучение. Эта задача технически сложна, так что состав атмосферы исследован лишь для считаных экзопланет. В них обнаруживали и водный пар, и даже цианиды, однако обыкновенный гелий — теоретически весьма распространенный в атмосферах газовых гигантов — до сих пор заметить не удавалось.  

Однако в некоторых случаях сигнал гелия можно найти в необычной области, где он более выражен и легче в обнаружении. Такой подход и продемонстрировали британские астрономы на примере газового гиганта WASP-107b. Экзопланета относится к классу «горячих “нептунов”»: при размерах, доходящих до размеров Юпитера, она крайне «рыхлая» и имеет массу в восемь раз меньше юпитерианской. WASP-107b вращается у звезды в 200 световых годах от Земли, чрезвычайно близко к своей звезде — ближе, чем наш Меркурий, — делая один оборот по орбите за 5,7 земных дня.  

Неудивительно, что его атмосфера раскалена до 500 °С. Космический телескоп Hubble наблюдал ее в ИК-спектре, а не в ультрафиолетовых лучах, как обычно. Это позволило зарегистрировать узкую полосу абсорбции на 10,833 ангстрема — характерную для атомов гелия, находящихся в возбужденном состоянии — и доказать его присутствие в атмосфере далекой экзопланеты. Ученые подсчитали, что из-за близости звезды атмосфера WASP-107b подвергается постоянной эрозии и теряет от 10 тысяч до 100 тысяч массы в секунду. Возможно, она даже оставляет кометоподобный хвост, растягивающийся по орбите за планетой.  

Авторы замечают, что готовящийся к запуску в 2020 году космический телескоп James Webb позволит провести аналогичные наблюдения и для других экзопланет. К тому же, в отличие от УФ-лучей, инфракрасные почти не задерживаются земной атмосферой, что делает перспективными такие наблюдения и с помощью многих наземных инструментов — например, гавайского Keck или работающего в Чили VLT.