Как правило, в рамках поиска экзопланет используется один из двух способов — анализ доплеровских смещений или транзитный метод. В первом случае эффект Доплера заключается в наблюдаемом «покачивании» звезды под воздействием гравитации планеты. Доплеровские смещения позволяют узнать некоторые параметры, например ограничить орбиту, массу и размер, но не рассчитаны на определение состава экзопланет. Транзитный метод основан на колебаниях светимости звезды во время прохождения небесного тела перед ее диском.
В отличие от доплеровских методов, транзит, при условии достаточно большого размера планеты, обеспечивает возможность изучения газовой оболочки. При прохождении перед звездным диском, в зависимости от состава оболочки, поглощается специфическая часть света. В частности, характерные полосы поглощения, соответствующие инфракрасной области спектра, имеют углекислый газ и вода. Путем сопоставления спектра перед и во время транзита ученые могут с высокой точностью предсказывать состав атмосферы экзопланет.
Экзопланета HAT-P-26b относится к классу горячих Нептунов и находится на расстоянии около 430 световых лет от Земли. Равновесная температура поверхности на планете оценивается в 730 градусов Цельсия, а ее сидерический период (вокруг оранжевого карлика) составляет порядка 4,2 дня. Зафиксировать следы воды в атмосфере HAT-P-26b впервые удалось в 2015 году — для этого использовались наземные наблюдения и данные телескопа «Спитцер». При этом плотность ее атмосферы из-за низкого ускорения свободного падения неизвестна.
Для наблюдений за HAT-P-26b авторы новой статьи воспользовались данными телескопа «Хаббл». Они изучили транзиты в ближнем инфракрасном и видимом диапазонах и зафиксировали новые полосы поглощения, характерные для газовых оболочек, в которых присутствует вода. Также группа определила металличность (долю элементов тяжелее гелия) оболочки планеты. С учетом измерений, сделанных ранее для Солнечной системы и иных экзопланет, они выявили закономерность: металличность отрицательно коррелирует с размером объекта.
Известно, что количество тяжелых элементов на Нептуне или Уране значительно выше, чем на Юпитере. Однако HAT-P-26b не соответствует этой тенденции: при размерах, аналогичных Нептуну, металличность экзопланеты сопоставима с показателем Юпитера. По мнению ученых, специфичность объекта может свидетельствовать о том, что его эволюция по неясным причинам протекала иным образом. Вероятно, ранее HAT-P-26b не сталкивалась с планетезималями, а сейчас ее газовая оболочка сохраняет раннее состояние.
Авторы также отмечают, что подробность, с которой изучена HAT-P-26b, является уникальной для экзопланет. Ранее международная группа астрономов из Швеции, Германии, Великобритании и Италии подтвердила наличие атмосферы у землеподобной экзопланеты GJ 1132b. Расположенная в 39 световых годах от Земли, она имеет массу и радиус, превышающие земные в 1,6 и 1,4 раза соответственно.
Статья опубликована в журнале Science.
Наука
Денис Стригун
