Новости химической науки > Спектр экзопланеты говорит о ее происхождении

Исследователи из США и Канады зарегистрировали, как предполагается, самый детализированный спектр экзопланеты на настоящее время. По спектральной картине можно судить о наличии в атмосфере экзопланеты моноксида углерода и паров воды, что, в свою очередь, позволяет говорить о том, что эта планета образовалась в результате аккреции ядра.

С конца 1980-х годов к настоящему времени астрономы обнаружили около 3000 экзопланет. Большая часть этих объектов была обнаружена либо за счет частичного затмения соответствующих звезд при прохождении перед их диском планет или за счет возмущения в движении звезд, вызванном гравитационным воздействием связанных с ними планет. Оба этих косвенных метода могут служить для определения параметров орбиты и массы планет и, в некотором приближении, радиус планеты и состав ее планетарной коры. Тем не менее, для того, чтобы определить состав атмосферы планеты, необходимы прямые методы наблюдения за экзопланетами – возможность получить изображение такого астрономического объекта.

Теперь астрономы могут определить некоторые компоненты, присутствующие в атмосфере удаленных экзопланет. (Фото: © NASA/JPL-Caltech)

Впервые изображения экзопланет удалось получить в 2008, однако до настоящего времени было сложно получить качественный спектр атмосферы чужой планеты, обычно регистрируемые к настоящему времени спектры отличались плохим разрешением, что затрудняет определение компонентов в газовых оболочках чужих планет.

В новой работе астроном из Университета Торонто, Квин Конопаки (Quinn Konopacky) определила химический состав атмосферы экзопланеты. Исследователь сообщает о наличии моноксида углерода и воды в атмосфере планеты HR 8799c, вращающейся по орбите вокруг молодой звезды HR 8799, находящейся на расстоянии 130 световых лет от Солнца. Для решения этой непростой задачи исследователи дважды усовершенствовали систему телескопов, расположенных на Гавайях – оснастили их адаптивной оптической системой, которая позволяет понижать нечеткость изображения, вызванную помехами нашей, земной, атмосферы и инструментом, комбинирующим нормальное оптическое изображение со спектральной картинкой – такая система позволяет отделить спектр планеты от спектра ее родной звезды.

Идентификация спектральных линий моноксида углерода и воды в атмосфере HR 8799c означает, что Конопаки смогла измерить относительное содержание кислорода и углерода в атмосфере этой планеты. Было обнаружено, что соотношение С/О для планеты отличается от соотношения С/О, характеристичного для ее родной звезды, что, как утверждают астрономы, позволяет говорить о том, что планета образовалась в соответствии с моделью аккреции ядра.

Эта модель планетообразования, которая, возможно, реализовалась и при образовании планет Солнечной системы, заключается в том, что материя, вращающаяся вокруг формирующейся звезды постепенно уплотняется и, в конце концов, становится достаточно массивной, чтобы притянуть и удержать атмосферу. Другая модель, модель нестабильного диска, рассматривает вероятность практически мгновенного образования планет во время сжатия небольшой порции газового диска, вращающегося вокруг звезды.

Конопаки отмечает, что она с коллегами пока еще не вычеркнула модель нестабильного диска в качестве сценария образования HR 8799c, и для окончательного вывода необходимо найти подсказки в спектрах других планет, обращающихся вокруг – в настоящее время черновые, еще не расшифрованные спектры атмосферы получены еще для трех планет, обращающихся вокруг звезды HR 8799.

Как отмечает Линне Хилленбранд (Lynne Hillenbrand) основным результатом работы уже можно считать то, что появилась возможность изучения состава атмосферы планет других солнечных систем причем почти таким же способом, которым многие десятилетия уже изучают атмосферы Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, и, как и планетам нашей солнечной системы, планетам из других миров тоже есть истории, которыми они могут поделиться.

Источник: Science, 2013, DOI: 10.1126/science.1232003

метки статьи: #аналитическая химия, #атмосферная химия, #космохимия