Первый взгляд на необычную атмосферу экзопланеты
Астрономы обнаружили интересную экзопланету с чрезвычайно низкой объемной плотностью — почти в 15 раз меньше Юпитера и в 60 раз меньше Земли. Первый призрак атмосферы этой планеты дает ключ к разгадке причины этого необычного свойства.
HIP 41378 f — одна из наименее плотных известных экзопланет — ее плотность составляет всего 0,09 г/см 3 , но пока не ясно, почему эта планета так рыхло упакована. HIP 41378 f является примером редкого класса экзопланет с очень низкой плотностью, которые содержат гораздо больше газа, чем можно было бы ожидать, исходя из их массы. С другой стороны, низкая объемная плотность планеты может быть лишь уловкой кривой блеска — если у планеты есть кольца, ее радиус может казаться искусственно увеличенным, что занижает расчетную объемную плотность.
Обе возможности интересны, потому что ученые открыли лишь несколько планет такого типа, и им еще предстоит окончательно обнаружить кольца вокруг экзопланеты. Теперь группа под руководством Мунаццы Алама (Лаборатория Земли и планет Карнеги и Центр астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институты) собрала первый спектр пропускания атмосферы HIP 41378 в ближнем инфракрасном диапазоне, чтобы лучше понять эту замечательную планету. Работа на эту тему была опубликована в The Astrophysical Journal Letters.
Алам и ее коллеги использовали космический телескоп Хаббла для измерения света, проникшего в атмосферу HIP 41378 f во время 19-часового прохождения планеты перед своей звездой. Команда обнаружила, что спектр HIP 41378 f почти не имеет особенностей, в нем отсутствуют характерные провалы, сигнализирующие о поглощении света молекулами в атмосфере.
Используя одномерные модели атмосферы, авторы смогли исключить существование чистой атмосферы, богатой водородом и гелием. Однако они обнаружили, что почти плоский спектр планеты соответствует многим сценариям: HIP 41378 f может иметь атмосферу, чрезвычайно богатую элементами тяжелее гелия, слой дымки или кольца. Для кольцевой планеты авторы подсчитали, что фактический радиус HIP 41378 f будет примерно на 60% меньше, чем оценивается в настоящее время, что приводит к объемной плотности 1,2 г/см 3 , что примерно такое же, как у Юпитера и Урана.
Отсутствие спектральных особенностей HIP 41378 f не означает, что мы не можем больше узнать об атмосфере планеты. Измерение спектра передачи планеты на более длинных волнах может помочь различить возможности, потому что туманная атмосфера вызовет транзиты на разных глубинах на разных длинах волн, а присутствие колец вызовет меньшие изменения.
Авторы исследовали возможность наблюдения HIP 41378 f с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) и обнаружили, что инфракрасные инструменты телескопа достаточно чувствительны, чтобы различать конкурирующие сценарии. С орбитальным периодом около 1,5 земных лет у JWST будет всего несколько случаев в течение запланированной пятилетней миссии для наблюдения за прохождением HIP 41378 f перед своей родительской звездой. Алам и ее коллеги использовали наблюдаемое время прохождения, чтобы обновить свои прогнозы будущих прохождений HIP 41378 f; позже в 2022 году и в середине 2024 года они предоставят новые возможности для исследования этого заманчивого далекого мира!
