www.popmech.ru

При помощи космического телескопа «Хаббл» астрономы впервые обнаружили гелий в атмосфере планеты, находящейся вне Солнечной системы. Это позволяет проверить теории образования экзопланет и понять, как процесс потери газов из атмосферы экзопланет влияет на их последующую эволюцию. Статья опубликована в Nature, а кратко о результатах работы рассказывает пресс-релиз на сайте телескопа «Хаббл».

Гелий — второй по распространенности химический элемент во Вселенной после водорода и один из основных компонентов в составе Солнца и газовых гигантов в Солнечной системе. Многие теоретические модели предсказывают, что гелий должен входить в состав атмосфер крупных экзопланет и быть легко обнаруживаемым, особенно в их внешних слоях или у планет с «распухшими» атмосферами. Но до настоящего времени не было случаев достоверной регистрации гелия в атмосферах других планет.

Экзопланета WASP-107b, принадлежащая к классу супернептунов, находится в системе оранжевого карлика WASP-107, расположенного на расстоянии 208 световых лет от Земли в созвездии Девы. Планета находится на расстоянии 0,05 астр. ед. от звезды и совершает один оборот вокруг нее почти за шесть дней. Экзопланета имеет массу 0,12 массы Юпитера и радиус около 0,94 радиуса Юпитера, что делает ее планетой с одной из самых малых известных значений средней плотности. В конце августа 2017 года космический телескоп «Хаббл» пронаблюдал событие транзита планеты по диску звезды и получил широкополосные спектры пропускания в инфракрасном диапазоне — когда планета оказывается между земным наблюдателем и диском звезды, часть света звезды проходит сквозь атмосферу и поглощается различными химическими элементами, что отражается в спектрах и позволяет понять химический состав атмосферы.

Анализ накопленных данных показал, что во внешних слоях атмосферы WASP-107b, где давление колеблется от уровня микробар до нанобар, содержится гелий в метастабильном состоянии. Модель, наиболее хорошо описывающая полученные спектры, предполагает наличие у планеты «распухшей» атмосферы, которую она активно теряет под действием ультрафиолетового излучения от звезды. Скорость потери составляет примерно 0,1-4% от общей массы за миллиард лет, и у планеты образуется вытянутый газовый хвост.

Потеря атмосферы может существенно изменить объемный состав планеты. Существует теория, что этот процесс ответствен за малое количество обнаруженных экзопланет типа суперземель и субнептунов с радиусами от 1,6 до 2 радиусов Земли. Чтобы проверить теории образования подобных планет и оценить наличие у них газовых оболочек из водорода и гелия, необходимо понять, как процесс потери газов из атмосферы планеты влияет на ее последующую эволюцию. В этом случае ограничения на модели, полученные для WASP-107b, имеют важное значение для дальнейшей работы, — сообщает N+1.