Революционное открытие для астрономов: оксид кремния впервые обнаружили на гигантской экзопланете

Астрономы, использующие космический телескоп «Джеймс Уэбб», обнаружили воду, угарный газ и монооксид кремния в дневной атмосфере экзопланете WASP-121b, а также метан в ночной атмосфере. Это первый и единственный случай обнаружения монооксида кремния в атмосфере какой-либо планеты, включая планеты нашей Солнечной системы и за ее пределами.

WASP-121b примерно в 1,87 раза больше Юпитера и в 1,18 раза массивнее. Планета, впервые обнаруженная в 2016 году, совершает оборот вокруг своей родительской звезды типа F6, WASP-121 (TYC 7630-352-1), всего за 1,3 дня. Эта система расположена примерно в 881 световом году от нас в созвездии Щита.

WASP-121b — так называемый ультрагорячий Юпитер. Он находится так близко к родительской звезде, что если бы он приблизился еще больше, гравитация звезды разорвала бы его на части.

По оценкам астрономов, температура на дневной стороне планеты превышает 3000 градусов по Цельсию, в то время как на ночной стороне она опускается до 1500 градусов по Цельсию.

«Обнаружение монооксида кремния в атмосфере WASP-121b является революционным открытием — это первая убедительная идентификация этой молекулы в атмосфере любой планеты», — сказала доктор Анджали Питт, астроном из Бирмингемского университета.

Состав атмосферы ночной стороны WASP-121b также указывает на вертикальное перемешивание — перенос газа из более глубоких слоев атмосферы в инфракрасную фотосферу. Учитывая, насколько горячая эта планет, никто не ожидал увидеть метан на ее ночной стороне.

Измеренные соотношения углерода и водорода в атмосфере, кислорода и водорода, кремния и водорода, а также углерода и кислорода позволяют предположить, что во время формирования атмосфера WASP-121b была обогащена летящими внутрь планеты камнями, а также бомбардировалась тугоплавкими материалами.

«Дневная сторона планеты достаточно горячая, чтобы тугоплавкие материалы — обычно твердые соединения, устойчивые к сильному нагреву — существовали в виде газообразных компонентов атмосферы планеты», — сказал доктор Томас Эванс-Сома, астроном из Университета Ньюкасла.

В своем исследовании астрономы использовали метод, называемый наблюдением за фазовой кривой, который предполагает наблюдение за планетой, вращающейся вокруг своей звезды, с целью выявления изменений ее яркости. Эти наблюдения позволяют получить представление как о дневном, так и о ночном полушариях и их химическом составе.

Успешное использование «Джеймс Уэбб» для обнаружения этих элементов и определения характеристик атмосферы WASP-121b демонстрирует возможности телескопа и создает прецедент для будущих исследований экзопланет.

Исследование опубликовано сегодня в журнале Nature Astronomy.

«Джеймс Уэбб» недавно также помог раскрыть секреты загадочной атмосферы субнептуна, который холоднее экзопланет типа «горячий Юпитер». До запуска телескопа за этими мирами было очень сложно наблюдать.