За допомогою комплексу Дуже великого телескопа астрономи виявили в атмосфері ультрагарячого юпітера MASCARA-4b самарій — найважчий з коли-небудь знайдених на екзопланетах елемент. Його виявили у верхніх шарах атмосфери MASCARA-4b, тоді як зазвичай такі важкі елементи при формуванні планети спускаються глибше, до її надр. Результати спостережень за планетою прийняті до публікації в The Astrophysical Journal та доступні як препринт на arXiv.
Художнє зображення MASCARA-4b. NASA
Навіщо астрономи вивчають ультрагарячі юпітери?
Ультрагарячими юпітерами називають особливу популяцію екзопланет-гігантів, які обертаються близько до своїх батьківських світил, а тому набувають надзвичайно високих температур понад 2 200 кельвінів. вони ідеально підходять для дослідження атмосфер екзопланет, оскільки астрономи можуть здійснювати спектроскопічний аналіз атмосфери планети, використовуючи світло її батьківського світила, а високі температури сприяють дисоціації молекул на атоми, через що простіше визначати атмосферний склад. Він вкаже астрономам не лише на умови на планеті, а і на історію її формування.
Сьогодні завдяки ультрагарячим юпітерам відомо, що екзопланети можуть містити такі елементи, як залізо, натрій, кальцій, магній, літій та інші елементи. Досі найважчим елементом, який вдавалося знайти у складі екзопланет, був барій, який виявили в атмосфері пари ультрагарячих юпітерів WASP-121 b і WASP-76 b. Однак в атмосфері екзопланети MASCARA-4b команді астрономів з Китаю вдалося ідентифікувати ще важчий елемент — самарій.
З чого складається атмосфера планети?
Екзопланету MASCARA-4 b на відстані 557 світлових років від нас відкрили ще у 2017 році за допомогою телескопа CHAT методом променевих швидкостей. MASCARA-4 b в 1,6 раза більша за Юпітер за масою та у півтора раза більша за радіусом. Її ефективну температуру оцінили у 2 250 кельвінів. Навколо свого батьківського світила — в 1,7 раза масивнішу за Сонце зорю спектрального класу А — екзопланета обертається кожні 2,8 дня. Тому астрономи змогли спостерігати аж два транзити MASCARA-4b по диску зорі. Атмосферу планети вивчали за допомогою спектрографа високої роздільної здатності ESPRESSO, встановленого на комплексі Дуже великого телескопа (VLT).
Отримані спектри пропускання підтвердили вміст в атмосфері MASCARA-4 b марганцю, кальцію, хрому і заліза, а також титан, барій, рубідій і самарій. Останні два елементи досі не зустрічалися астрономам в атмосферах екзопланет. Зазвичай такі важкі елементи, як самарій, мають опускатися глибоко в шари атмосфери планет, однак на MASCARA-4 b його виявили у верхніх шарах. Науковці планують продовжити спостереження, аби уточнити умови, за яких самарій міг лишитися у верхніх шарах атмосфери MASCARA-4 b.
Раніше ми розповідали, як за допомогою телескопів «Габбл» та «Спітцер» астрономи уточнили склад атмосфери гарячого юпітера WASP-62b. З'ясувалося, на ньому нема звичних для таких планет хмар, а атмосфера багата на натрій.