С помощью Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории (ESO VLT) астрономы обнаружили самый тяжелый элемент, когда-либо найденный в атмосфере экзопланеты, — барий. Они были удивлены, обнаружив барий на больших высотах в атмосферах сверхгорячих газовых гигантов WASP-76 b и WASP-121 b — двух экзопланет, планет, вращающихся вокруг звезд за пределами нашей Солнечной системы. Это неожиданное открытие поднимает вопросы о том, на что могут быть похожи эти экзотические атмосферы.

«Загадочная и нелогичная часть заключается в следующем: почему в верхних слоях атмосферы этих планет есть такой тяжелый элемент?» — говорит Томас Азеведу Силва, аспирант Университета Порту и Института астрофизики и науки Испании (IA) в Португалии, который руководил исследованием, опубликованным сегодня в Astronomy & Astrophysics.

WASP-76 b и WASP-121 b не являются обычными экзопланетами. Оба известны как сверхгорячие Юпитеры, поскольку они сопоставимы по размеру с Юпитером, но имеют чрезвычайно высокие температуры поверхности, превышающие 1000°C. Это связано с их непосредственной близостью к своим родительским звездам, что также означает, что обращение вокруг каждой звезды занимает всего один-два дня. Это придает этим планетам довольно экзотические черты; например, в WASP-76 b астрономы подозревают, что идет дождь из железа.

Но даже при этом ученые были удивлены, обнаружив в верхних слоях атмосферы WASP-76 b и WASP-121 b барий, который в 2,5 раза тяжелее железа. «Учитывая высокую гравитацию планет, мы ожидаем, что тяжелые элементы, такие как барий, быстро попадут в нижние слои атмосферы», — объясняет соавтор Оливье Деманжон, исследователь из Университета Порту и Айова.

«Это было в какой-то степени «случайным» открытием, — говорит Азеведо Силва. «Мы не ожидали и не искали конкретно барий, и нам пришлось перепроверить, действительно ли он исходит с планеты, поскольку его никогда раньше не видели ни на одной экзопланете».

Тот факт, что барий был обнаружен в атмосферах обоих этих сверхгорячих юпитеров, предполагает, что эта категория планет может быть еще более странной, чем считалось ранее. Хотя мы иногда видим барий в нашем собственном небе в виде ярко-зеленого цвета фейерверков, вопрос для ученых заключается в том, какой естественный процесс мог привести к тому, что этот тяжелый элемент находится на таких больших высотах на этих экзопланетах. «На данный момент мы не уверены, что это за механизмы, — объясняет Деманжон.

При изучении атмосфер экзопланет чрезвычайно полезны сверхгорячие Юпитеры. Как объясняет Деманжон: «Поскольку их атмосферы газообразны и горячи, их атмосферы очень протяженны, и поэтому их легче наблюдать и изучать, чем атмосферы меньших или более холодных планет».

Для определения состава атмосферы экзопланеты требуется очень специальное оборудование. Команда использовала прибор ESPRESSO на спутнике ESO VLT в Чили для анализа звездного света, прошедшего через атмосферу WASP-76 b и WASP-121 b. Это позволило четко обнаружить в них несколько элементов, в том числе барий.

Эти новые результаты показывают, что мы только коснулись поверхности тайн экзопланет. С помощью будущих инструментов, таких как высокодисперсионный эшелле-спектрограф ArmazoNes (ANDES) с высоким разрешением, который будет работать на готовящемся Чрезвычайно большом телескопе ESO (ELT), астрономы смогут изучать атмосферы больших и малых экзопланет, в том числе каменистых планет. похожие на Землю, на гораздо большей глубине и собрать больше ключей к разгадке природы этих странных миров.