Исследователи, изучающие атмосферу планеты HD 189733b, использовали наблюдения телескопа Уэбба, чтобы обнаружить следовые количества сероводорода — бесцветного газа, который издает сильный серный запах и никогда не был обнаружен за пределами нашей Солнечной системы. Это открытие расширяет наши знания о потенциальном составе экзопланет, отмечает CNN.
Результаты, собранные командой из нескольких институтов, были опубликованы в понедельник в журнале Nature.
Ученые впервые обнаружили HD 189733b в 2005 году и позже определили газовый гигант как “горячий Юпитер” — планету, которая по химическому составу похожа на Юпитер, самую большую планету в нашей Солнечной системе, но с очень высокой температурой. Расположенная всего в 64 световых годах от Земли, HD 189733b является ближайшим горячим Юпитером, который астрономы могут изучать, когда планета проходит перед своей звездой. По этой причине это одна из наиболее хорошо изученных экзопланет.
“HD 189733 b - это не только газовый гигант, но и ”гигант" в области экзопланет, потому что это одна из первых транзитных экзопланет, когда-либо открытых, - рассказывает ведущий автор исследования Гуанвэй Фу, астрофизик из Университета Джона Хопкинса. – Это точка отсчета для многих наших представлений о химии и физике атмосферы экзопланет”.
Планета примерно на 10% больше Юпитера, но намного горячее, потому что она в 13 раз ближе к своей звезде, чем Меркурий к нашему солнцу. По словам Фу, HD 189733b требуется всего около двух земных суток, чтобы совершить один оборот вокруг своей звезды.
Такая близость к звезде обеспечивает планете обжигающую среднюю температуру в 1700 градусов по Фаренгейту (926 градусов по Цельсию) и сильные ветры, которые выбрасывают стеклообразные частицы силиката из высоких облаков вокруг планеты со скоростью 5000 миль в час (8046 километров в час).
Когда астрономы решили использовать телескоп Уэбба для изучения планеты, чтобы увидеть, что невидимый человеческому глазу инфракрасный свет может обнаружить в атмосфере HD 189733b, их ждал сюрприз.
По словам Фу, сероводород присутствует на Юпитере, и было предсказано, что он будет существовать на экзопланетах газовых гигантов, но за пределами нашей Солнечной системы его молекулы были недоступны.
“Сероводород является одним из основных источников серы в атмосферах планет, - рассказывает Фу. – Высокая точность и инфракрасные возможности телескопа Уэбба позволяют нам впервые обнаружить сероводород на экзопланетах, что открывает новое спектральное окно в изучении химического состава атмосферы экзопланет. Это помогает нам понять, из чего состоят экзопланеты и как они появились”.
Кроме того, по словам Фу, команда обнаружила воду, углекислый газ и монооксид углерода в атмосфере планеты, что означает, что эти молекулы могут быть распространены на других экзопланетах — газовых гигантах.
Хотя астрономы не ожидают существования жизни на HD 189733b из-за ее высоких температур, обнаружение на экзопланете такого строительного элемента, как сера, проливает свет на формирование планеты, сказал Фу.
“Сера является жизненно важным элементом для построения более сложных молекул, и, подобно углероду, азоту, кислороду и фосфату, ученым необходимо больше изучать ее, чтобы полностью понять, как образуются планеты и из чего они состоят”, — подчеркивает Фу.
Молекулы с отчетливыми запахами, такие как аммиак, ранее были обнаружены в атмосферах других экзопланет.
Но возможности телескопа Уэбба позволяют ученым идентифицировать конкретные химические вещества в атмосферах вокруг экзопланет более детально, чем раньше.
В нашей Солнечной системе ледяные гиганты, такие как Нептун и Уран, хотя и менее массивны в целом, содержат больше металлов, чем газовые гиганты Юпитер и Сатурн, которые являются крупнейшими планетами, что позволяет предположить возможную корреляцию между содержанием металлов и массой.
Астрономы полагают, что в формировании Нептуна и Урана участвовало больше льда, горных пород и металлов, чем таких газов, как водород и гелий.
Данные Уэбба также показали, что уровни содержания тяжелых металлов на HD 189733b аналогичны тем, которые были обнаружены на Юпитере.
“Теперь у нас есть это новое измерение, которое показывает, что концентрация металлов на планете действительно является очень важной точкой отсчета для этого исследования того, как состав планеты меняется в зависимости от ее массы и радиуса, - рассказывает Фу. – Полученные результаты подтверждают наше понимание того, как планеты формируются путем создания более твердого материала после первоначального формирования ядра, а затем естественным образом обогащаются тяжелыми металлами”.
Теперь команда будет искать следы серы на других экзопланетах и определять, влияют ли высокие концентрации этого соединения на то, насколько близко формируются некоторые планеты по отношению к своим звездам-хозяевам.
“HD 189733b является эталонной планетой, но она представляет собой всего лишь одну точку данных, - отмечает Фу. – Точно так же, как отдельные люди проявляют уникальные характеристики, наше коллективное поведение следует четким тенденциям и образцам. С появлением новых наборов данных от Уэбба мы стремимся понять, как формируются планеты и является ли наша солнечная система уникальной в галактике”.