Ученые обнаружили атмосферу на горячей планете, которой быть не должно

Фото из открытых источников

Астрономы с удивлением обнаружили класс очень горячих планет с плотными атмосферами. Как сохраняются такие атмосферы, остается главной загадкой, и разгадка этой тайны может пролить свет на перспективы существования миров, достаточно холодных для поддержания жизни, поэтому открытие самого холодного из ныне существующих представителей этого класса имеет большое значение. Результаты нового исследования были опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.

Считается, что планеты, вращающиеся достаточно близко к своим звёздам, чтобы сильно нагреваться, быстро вступают в приливную блокировку, то есть одна сторона всегда обращена к звезде. Это приводит к тому, что дневная сторона становится ещё горячее, и температура многих из них превышает примерно 800°C, при которой силикатные породы плавятся, превращаясь в лаву. В то же время ночная сторона может быть очень холодной. 

Однако наблюдения показывают, что у некоторых из этих «лавовых миров» дневная сторона имеет температуру ниже, чем можно было бы предположить, исходя из близости к звезде. Это указывает на то, что тепло либо отражается облаками, либо перераспределяется атмосферой на ночную сторону, либо и то, и другое. HD 3167 b — самый холодный из всех примеров.

Само существование лавовых планет с атмосферой — загадка. Горячая планета означает наличие горячей атмосферы, которая дает молекулам газа больше энергии для выхода наружу. 

Более того, Эдвин Кайт из Чикагского университета отметил в своем заявлении: «Чем ближе каменистая планета вращается вокруг своей звезды, тем сложнее ей иметь атмосферу, потому что она подвергается бомбардировке звездным ветром и получает больше высокоэнергетических фотонов от звезды. Но, похоже, у многих из этих лавовых миров она есть».

В рамках проекта Kite аспиранты изучали известные сверхгорячие каменистые планеты, чтобы определить, какие из них обладают признаками атмосферы. Вопреки всем ожиданиям, атмосферу сохранили не более холодные планеты, покрытые лавой, а пока что самые горячие. 

Это делает HD 3167 b особенно интригующей, поскольку это самый интересный из найденных на данный момент примеров. Либо существует температурный порог, при котором сохраняется атмосфера, и HD 3167 b находится чуть выше него, либо что-то позволило ей сохранить атмосферу, в то время как планеты с аналогичными температурами этого не сделали. Оба варианта имели бы очень интересные последствия.

HD 3167 b имеет радиус на 60 процентов больше, чем у Земли, и вращается вокруг своей звезды за 23 земных часа. Используя яркость HD 3167, команда Kite рассчитала, что при наличии плотной атмосферы температура дневной стороны планеты должна превышать 2200°C. Однако отраженный свет больше соответствует 1500°C: все еще невероятно высокая температура, но это указывает либо на то, что большая часть света HD 3167 отражается, либо распределяется. Возможно, у нее очень белая поверхность, но команда считает наличие атмосферы гораздо более вероятным.

Член команды Брэндон Кой отметил, что нам неизвестен состав атмосферы HD 3167 b — или любой другой лавовой планеты. «До этого исследования мы предполагали, что любая атмосфера на этих сверхгорячих планетах будет состоять из испаренной породы, но мы начинаем видеть свидетельства того, что в атмосфере некоторых из них могут присутствовать более тяжелые газы, такие как углекислый газ, угарный газ или вода», — сказал Кой.

Эти сверхгорячие планеты получают большую часть тепла от своих звёзд. Земля, находящаяся на гораздо большем расстоянии, никогда не получала ничего подобного по количеству солнечного света. Тем не менее, считается, что наша планета прошла через подобный этап, когда энергия от бомбардировки гигантскими астероидами создала магматический океан. Всё, что мы узнаем о планетах, подобных HD 3167 b, может оказаться важным для реконструкции ранней Земли.