Вчені відкрили планету-“канібала”, яка поглинула менший світ

Газова екзопланета-гігант на відстані 634 світлових років від нас має дивну особливість у своїй атмосфері, яка вказує на те, що вона могла поглинути менший за розмірами світ.

Це WASP-76b, і вона вже відома як одна з найгарячіших екзопланет у галактиці. Обертаючись навколо своєї материнської зірки раз на 1,8 дня, WASP-76b досягає температури понад 2 000 градусів Цельсія (3 632 за Фаренгейтом), а попередні аналізи її атмосфери показали, що на ній випадає дощ з рідкого заліза.

Тепер міжнародна команда астрономів під керівництвом астронома Стефана Пеллетьє з Монреальського університету в Канаді ще раз поглянула на цей дикий світ. Вони виявили щонайменше 11 окремих елементів в атмосфері газового гіганта – з деякими надлишками, які вказують на тенденцію до поглинання планети.

“Справді рідкісними є випадки, коли екзопланета за сотні світлових років від нас може навчити нас чогось такого, що в іншому випадку було б неможливо дізнатися про нашу власну Сонячну систему”, – каже Пелтьє. “Це саме той випадок, який ми спостерігаємо в цьому дослідженні”.

WASP-76b – не найгарячіша з відомих екзопланет у галактиці, але вона належить до цієї категорії. Ці світи відомі як гарячі Юпітери – газові гіганти, які знаходяться в такій близькості до своїх зірок, що досягають приголомшливих температур. Хоча гарячі Юпітери часто є газовими гігантами з масою, подібною до маси Юпітера, вони мають набагато більші радіуси, оскільки тепло змушує їхні атмосфери розширюватися.

Це випадок WASP-76b: її маса становить близько 90 відсотків маси Юпітера, а радіус – близько 185 відсотків радіуса Юпітера. І вона обертається навколо своєї зірки таким чином, що проходить між нами і нею, тобто зоряне світло просвічує атмосферу екзопланети під час транзитів. Астрономи можуть аналізувати світло від зірки, щоб побачити, як воно змінюється в цей час, і розчленовувати спектр, щоб з’ясувати, які елементи спричиняють ці зміни.

Пеллетьє та його колеги використовували інструмент під назвою MAROON-X на телескопі Gemini North, щоб отримати ці s. Вони розділили їх, щоб ідентифікувати та кількісно оцінити елементи, що кружляють у палючій атмосфері WASP-76b.

Окрім заліза, яке вже спостерігалося в атмосфері екзопланети, команда виявила натрій, кальцій, хром, літій, водень, ванадій, магній, азот, марганець, калій і барій.

Вони також знайшли оксид ванадію, що особливо цікаво: це перший випадок, коли ця молекула була однозначно виявлена на екзопланеті.

“Ця молекула становить великий інтерес для астрономів, оскільки вона може мати великий вплив на структуру атмосфери гарячих планет-гігантів, – пояснює Пеллетьє. “Ця молекула відіграє подібну роль до озону, оскільки надзвичайно ефективно нагріває верхні шари атмосфери Землі”.

Деякі елементи, здавалося, були відносно відсутні. Команда не знайшла слідів таких металів, як титан і алюміній, які мають високі температури плавлення порівняно з тими, що були присутні в їхніх спостереженнях. Це, на думку команди, може означати, що верхні атмосфери гарячих Юпітерів дуже чутливі до температури і можуть змінюватися в досить широких межах, навіть якщо їхні температури здаються близькими.

Цікаво, що вміст деяких елементів, які вони знайшли, дуже схожий на вміст у головній зірці WASP-76b – і в Сонці також. Але вони дуже відрізняються від тих, що спостерігаються в кам’янистих світах, таких як Земля, Венера, Марс і Меркурій. Це може бути підказкою про те, як формуються планети-гіганти.

Кам’янисті планети формуються поступово, знизу вгору, зі скупчень гірських порід, що злипаються, як кульки Катамарі. Зірки формуються зверху вниз, з щільного згустку матеріалу в газовій хмарі, який руйнується під дією сили тяжіння і намотується на газ, щоб рости. Склад WASP-76b може означати, що газові гіганти, або принаймні деякі газові гіганти, формуються подібно до зірок.

Але елементи, які не зовсім відповідали цьому достатку, також були цікавими, кажуть дослідники. Вони припускають, що в певний момент це був випадок міжпланетного злочину.

“Це перше дослідження, яке з високою точністю вимірює вміст хімічних елементів, таких як нікель, магній і хром, на будь-якій гігантській планеті”, – каже астрофізик Мохамад Алі-Діб з Нью-Йоркського університету в Абу-Дабі (Об’єднані Арабські Емірати).

“Відхилення їхніх значень від очікуваних змусило нас припустити, що WASP-76b могла проковтнути іншу, набагато меншу планету, з таким самим хімічним складом, як у Меркурія”.

Результати свідчать про те, що ми лише подряпали поверхню того, що ці дивні, екстремальні світи можуть розповісти нам про різні способи формування та існування планет у нашій галактиці.

“Покоління дослідників використовували виміряні на Юпітері, Сатурні, Урані та Нептуні вмісти водню та гелію для перевірки теорій формування газоподібних планет, – каже Беннеке. “Аналогічно, вимірювання важчих елементів, таких як кальцій або магній, на WASP-76 b допоможуть глибше зрозуміти процес формування газових планет”.

The research has been published in Nature.