Астрономы Европейской Южной обсерватории (ESO) при помощи Очень Большого телескопа с приемником FORS2 впервые зарегистрировали окись титана в атмосфере экзопланеты: «горячего юпитера» WASP-19b. Получена уникальная информация о химическом составе, температуре, давлении и структуре атмосферы этого необычного и очень горячего мира. Результат исследования опубликован в журнале Nature, кратко о нем рассказывается в пресс-релизе ESO.
Группа астрономов под руководством Эльяра Седагати (Elyar Sedaghati), стипендиата ESO и недавнего выпускника Технического университета в Берлине, детально исследовала атмосферу экзопланеты WASP-19b – планеты примерно той же массы, что и Юпитер, но находящейся очень близко к своей материнской звезде. Планета совершает полный оборот по своей орбите всего за 19 часов. Оценка температуры ее атмосферы составляет около 2000 градусов Цельсия.
Когда WASP-19b оказывается между наблюдателем и диском родительской звезды, часть света звезды проходит сквозь атмосферу планеты, и это накладывает на излучение некоторый, хотя и очень слабый отпечаток, который можно выявить при регистрации этого света на Земле. С помощью приемника FORS2 на Очень Большом Телескопе астрономы провели тщательный анализ излучения и установили, что атмосфера планеты содержит небольшое количество окиси титана, воды и натрия.
«Выявить присутствие этих молекул очень нелегко, – рассказывает Эльяр Седагати, два года работавший над этим проектом в качестве студента ESO. Для этого не только требуются данные исключительного качества, но и весьма изощренная техника их анализа. Чтобы прийти к нашим выводам, мы использовали специальный алгоритм, включающий анализ многих миллионов спектров в широком диапазоне параметров химического состава, температур и свойств среды».
Окись титана редко наблюдается в земных условиях. Известно, что она существует в атмосферах холодных звезд. В атмосферах горячих планет, таких, как WASP-19b, она действует как поглотитель тепла. Если таких молекул достаточно много, они препятствуют как оттоку тепла из атмосферы, так и его притоку в нее, что приводит к тепловой инверсии: температура оказывается выше в верхней атмосфере и понижается при уменьшении высоты (при нормальных условиях ситуация обратная). В атмосфере Земли похожую роль играет озон, который вызывает такую же инверсию в стратосфере.
«Присутствие окиси титана в атмосфере WASP-19b может оказывать существенное влияние на распределение и циркуляцию температуры, – говорит астроном Райан Макдональд (Ryan MacDonald), член исследовательской группы и сотрудник Кембриджского университета в Великобритании. – То, что мы способны исследовать экзопланеты на таком уровне детализации – замечательный и многообещающий факт».
Астрономы наблюдали WASP-19b более года. Измеряя относительные изменения радиуса планеты на различных длинах волн, проходящих сквозь ее атмосферу, и сравнивая эти наблюдения с моделями атмосфер, они определяли параметры атмосферы экзопланеты, например, ее химический состав.
Новая информация о присутствии окисей металлов, в частности, окиси титана, и других веществ, позволит гораздо лучше моделировать атмосферы экзопланет. В недалеком будущем, когда астрономы смогут наблюдать атмосферы планет, на которых возможна жизнь, эти усовершенствованные модели помогут интерпретировать результаты наблюдений.
«Это важное открытие – результат модернизации приемника FORS2, выполненной специально под эту задачу, – добавляет член исследовательской группы Генри Боффин (Henri Boffin) из ESO, руководивший работой по модернизации инструмента. – Теперь FORS2 – лучший в мире инструмент для наземных исследований такого рода».
