Железные облака: астрономы впервые в деталях разглядели атмосферу экзопланеты

Использовав крупнейший в мире телескоп VLT, учёные впервые получили подробные данные об атмосфере экзопланеты. Оказалось, что далёкий мир закрыт облаками из железа и силикатов и охвачен всепланетной бурей.

Научная статья большой международной группы учёных направлена в издание Astronomy and Astrophysics, её препринт доступен в виде PDF-файла.

"Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали о том, что такое интерферометрия. Вкратце напомним, что интерферометр – это система из нескольких (в простейшем случае двух) зеркал, разнесённых на расстояние L. Она построена и работает таким образом, что может различать такие же тонкие детали, как телескоп с зеркалом диаметра L. Это позволяет имитировать инструменты с очень большими зеркалами, способные получать необычайно подробные данные.

Трудность в том, что это расстояние (оно называется базой), как и другие детали строения интерферометра, должно быть выверено с точностью до долей длины волны. В случае оптического телескопа это десятки нанометров. Поэтому оптическая интерферометрия чрезвычайно сложна.

Телескоп VLT имеет четыре основных зеркала диаметром 8 метров каждое. Также он может работать в режиме интерферометра с базой 200 метров. Разрешающая способность (она же способность видеть или показывать мелкие детали) при этом возрастает в 25 раз, если сравнивать с характеристиками отдельного зеркала.

В новом исследовании учёные впервые применили интерферометрический режим VLT (и вообще какого-либо оптического телескопа) к наблюдению экзопланеты.

В качестве цели была выбрана планета HR 8799e, открытая в 2010 году. Она находится в 129 световых годах от Земли в созвездии Пегаса. Этот газовый гигант в несколько раз больше Юпитера. К слову, ему всего 30 миллионов лет (для сравнения: Земле 4,6 миллиарда). Поэтому наблюдения такого "младенца" могут предоставить уникальную информацию о молодых мирах.

Полученные данные позволили определить химический состав атмосферы, узнать кое-что о погоде экзопланеты, измерить температуру и ускорение свободного падения на HR 8799e.

Гравитация гиганта оказалась более чем в сто раз сильнее земной. Это значит, что, незначительно отличаясь радиусом от Юпитера, планета массивнее его в 6–17 раз.

Температура в атмосфере небесного тела далека от гостеприимной: почти 1000 °C. Во-первых, этот юный мир не успел остыть после рождения, а во-вторых, масла в огонь добавляет парниковый эффект. Впрочем, для экзопланет такие цифры далеко не рекорд.

Вдесятеро более детальный, чем удавалось получить прежде, спектр HR 8799e рассказал о химическом составе её атмосферы. В частности, там обнаружились облака из паров железа и силикатная пыль.

Кроме того, выяснилось, что в "воздухе" планеты гораздо больше угарного газа, чем метана. Это настоящий сюрприз, ведь основным компонентом газовых гигантов является водород. Он должен реагировать с угарным газом, образуя метан.

Чтобы объяснить этот факт, учёные предположили, что небесное тело охвачено всепланетной бурей с мощными вертикальными газовыми потоками.

"Нам кажется, что этот неожиданный результат лучше всего объясняется вертикальными ветрами, дующими в верхних слоях атмосферы, которые не позволяют угарному газу вступать в реакцию с водородом и образовывать метан", – объясняет Сильвестр Лакур (Sylvestre Lacour) из Национального центра научных исследований Франции, руководитель исследовательской группы.

В будущем оптическая интерферометрия может быть применена к наблюдению многих других планет, заставив и их "выложить всю подноготную".

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о первом изучении облаков на экзопланете, обнаружении атмосферы у земплеподобной планеты, мире без единого облачка и о планете с рубиновыми дождями.