В атмосфері супернептуна з «пустелі нептунів» відшукали водяну пару
За допомогою однієї з камер на космічному телескопі «Габбл» астрономи зафіксували в атмосфері супернептуна TOI-674 b водяну пару. Менш ніж за дві доби екзопланета обертається навколо свого червоного карлика на відстані 150 світлових років від нас. Про відкриття планети з так званої «пустелі нептунів» вчені повідомили у статті, препринт якої доступний на сервісі arXiv.
Що за «пустеля нептунів»?
За останні три десятиріччя планетологи отримали можливість досліджувати понад як чотири тисячі планет поза Сонячною системою. За різними параметрами як-то розмір, склад, маса чи наближеність до батьківської зорі, екзопланети поділяють на гарячі юпітери, субнептуни, надземлі тощо. А приблизно 1 з 200 подібних до Сонця зірок має планету, яка обертається навколо неї менш ніж за добу.
Втім, всі подібні ультракороткоперіодичні планети є або гарячими юпітерами з розмірами понад десять радіусів Землі, або скелястими тілами, менші за два земних радіуси. І попри те, який вони зробили внесок у наше розуміння планетоутворення, вони ж принесли і кілька «прогалин» — так звані «пустелі нептунів» (Neptune Desert). Так називають феномен нестачі планет середніх розмірів, які обертаються близько до своїх зірок, а саме таких, що обертаються навколо своїх зірок менш ніж за три дні, а за масою подібні до наших Нептуна і Юпітера.
Втім, і у «пустелях» трапляються «кочівники» або «nomads» — планети, яких все ж вдалося відшукати у зазначеному діапазоні параметрів розмірів та орбіт. Одна з таких — TOI-674 b.
Як TOI-674 b могла потрапити у «пустелю»?
Супернептун TOI-674 b радіусом у 5,25 земного і масою у 23,6 Землі ще у 2018 році вдалося побачити за допомогою телескопа TESS. Він помітив екзопланету за її транзитом по диску батьківської зорі — червоного карлика на відстані 150 світлових років від нас, радіус і маса якого складають всього 0,4 сонячних. Щоб пройти навколо нього, TOI-674 b потрібно всього 1,9 доби.
З такими параметрами планету одразу помістили у «пустелю нептунів» в один ряд з іншими подібними «кочівниками», наприклад, супернептуном HAT-P-11b, ультрагарячим нептуном TOI-193, субнептуном NGTS-4b і субюпітером K2-60b. На думку вчених, у «пустельний діапазон» вони потрапили завдяки міграції, однак не варто обділяти їх спектроскопічними дослідженнями — планети відносно великого розміру поруч із невеликими холодними зірками на кшталт червоних карликів є ідеальними кандидатами для таких спостережень. Більше співвідношення радіусів планети і зірки та нижча світність сприяють швидкому виявленню транзиту і подальшим фотометричним спостереженням, а нижча температура наближує придатну для життя зону, що спростить пошук біомаркерів.
Власне тому TOI-674 b і стала об'єктом дослідження — його атмосферу набагато простіше досліджувати, а отже можна спробувати з'ясувати подробиці його міграції у «пустелю нептунів», з'ясувати імовірність знайти на планеті життя.
Що побачив «Габбл»?
Астрономи насправді мають багато інформації про TOI-674 b, оскільки окрім TESS її транзити мав змогу спостерігати також «Спітцер» і «Габбл». Зокрема останній тричі спостерігав транзит планети за допомогою однієї зі своїх камер — Wide Field Camera 3. Вона працює в широкому діапазоні довжин хвиль від ближнього інфрачервоного до ультрафіолетового і так змогла помітити водяну пару у спектрі поглинання TOI-674 b зі статистичною точністю результату в 2,1 сигми.
Окремо визначити кількість води, як і вміст метану, аміаку чи вуглекислого газу, вченим не вдалося, однак нещодавно запущеному телескопу імені Джеймса Вебба з його інструментами це буде під силу. Крім того, він допоможе уточнити вміст в атмосфері планети гелію, який розкриє її еволюцію та допоможе пояснити, що відбувається з планетами у «пустелях нептунів».
Також нещодавно ми розповідали, як «Габблу» вдалося відшукати водяну пару в атмосфері супутника Юпітера Ганімеда. На думку вчених, пара на супутнику з'явилася завдяки сублімації криги з його поверхні під дією сонячного випромінювання.