Астрономы открыли необычную экзопланету с «железными» облаками

Планетологи обнаружили крайне необычную экзопланету в созвездии Лебедя, чья атмосфера раскалена до столь высоких температур, что в ней парят облака из титана и железа. Их выводы были опубликованы в журнале Nature.

«Когда мы просчитали свойства атмосферы KELT-9b, мы поняли, что она будет полностью состоять из атомов, а не молекул. Руководствуясь этими предсказаниями, мы попытались найти железо в ее атмосфере. Когда мы заглянули глубже, мы нашли еще больше сюрпризов», — рассказывает Йенс Хуэймакерс (Jens Hoeijmakers) из Женевского университета (Швейцария).»Горячими юпитерами» астрономы называют разогретые газовые гиганты, которые удалены от своих звезд всего на 2,2-75 миллионов километров. В Солнечной системе даже Меркурий подходит к звезде не ближе, чем на 46 миллионов километров, и поэтому в атмосферах таких планет царят действительно адские температуры – около 1000-1300 градусов Кельвина.

Находить такие планеты гораздо легче, чем иные небесные тела, и они составляют большую часть известных науке экзомиров. Открытие «горячих юпитеров» впервые поставило ученых перед фактом, что атмосфера на таких планетах может состоять из крайне экзотических материалов. К примеру, за последние годы были открыты газовые гиганты со свинцовыми и стеклянными облаками, а также воздухом, состоящим из испаренных металлов и горных пород, в верхних слоях которого иногда идут дожди из рубинов и сапфиров.

Относительно недавно ученые нашли несколько «горячих юпитеров», чьи атмосферы были раскалены до еще более высоких температур, превышающих 2,5 тысячи градусов Кельвина. В дополнение к адской жаре, их воздушные слои имели необычную структуру – они были горячее снаружи и холоднее изнутри, подобно стратосфере Земли.

Подобные аномалии заставили ученых предположить, что атмосферу этих «ультрагорячих юпитеров» разогревает какой-то сверхмощный парниковый эффект, который могут порождать два вещества – оксид титана или оксид ванадия.

Хуэймакерс и его коллеги доказали, что титан действительно присутствует в атмосфере таких миров, наблюдая за KELT-9b, самой горячей планетой Галактики, удаленной от нас на 650 световых лет. Она расположена необычно близко к светилу – год на ней длится около 1,5 земных дней, благодаря чему на ее поверхности царят адские температуры и крайне необычные атмосферные условия.

В частности, ее «солнечная» сторона разогрета до температуры в 4600 градусов Кельвина (4326 градусов Цельсия), что с огромным запасом покрывает рекорд еще одной сверхгорячей планеты, WASP-33b, чья атмосфера раскалена «всего» до 3200 градусов Кельвина (2926 градусов Цельсия). Из-за столь высоких температур атмосфера KELT-9b очень сильно разрежена и фактически состоит из одиночных атомов, так как молекулы в таких условиях просто не могут формироваться.
Это наблюдение натолкнуло авторов статьи на мысль, что в спектре KELT-9b можно найти следы тех молекул, которые обычно не попадают в атмосферу планет и не распадаются на отдельные атомы, в том числе соединения железа и титана.
Руководствуясь этой идеей, астрономы проанализировали снимки, полученные спектрографом HARPS-N в конце июля прошлого года, когда эта планета в последний раз прошла по диску светила. Очистив его от помех, ученые попытались найти в нем линии поглощения и излучения, связанные с различными видами ионов этих металлов.

Оказалось, что и железо, и титан присутствуют в атмосфере KELT-9b в больших количествах. Это может объяснять то, почему эта планета раскалена до столь высоких температур. Дальнейшее изучение данных, как надеются авторы статьи, поможет понять, присутствует ли вода и угарный газ в атмосфере «ультрагорячих юпитеров», что важно для раскрытия химического состава их недр и истории формирования.