Ученые обнаружили новую планету, которая противоречит всем ожиданиям. Это мир, покрытый лавой, но при этом очень холодный. Фактически, это самый холодный из всех когда-либо существовавших миров с атмосферой, покрытых лавой. Данная работа описана в новом исследовании, опубликованном в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Исследователи обнаружили HD 3167 b, каменистую суперземлю, покрытую лавой, вращающуюся вокруг звезды на расстоянии 154 световых лет. Эта планета вращается настолько близко к своей звезде, что «год» на этой планете (один оборот вокруг звезды) длится всего один земной день. Но это не просто покрытая лавой скала — это самый маленький лавовый мир, когда-либо обнаруженный исследователями. И тем не менее, ему удалось сохранить свою атмосферу.
«Удивительно то, что чем ближе каменистая планета вращается вокруг своей звезды, тем сложнее ей иметь атмосферу, потому что она подвергается бомбардировке звездным ветром и получает больше высокоэнергетических фотонов от звезды. Но, похоже, у многих из этих лавовых миров она есть», — заявил в своем сообщении соавтор исследования Эдвин Кайт из Чикагского университета.
С момента подтверждения существования первой экзопланеты (или планеты за пределами нашей Солнечной системы) более 30 лет назад, ученые обнаружили более 6300 различных экзопланет. От горячих газовых гигантов, подобных Юпитеру, до небольших миров, похожих на Нептун, было найдено невероятное разнообразие планет. Среди них есть несколько «лавовых миров», или каменистых миров, которые настолько горячие, что их поверхности расплавляются, превращаясь в раскаленную лаву.
В этом новом исследовании команда смогла провести наблюдения с помощью прибора MIRI (среднеинфракрасный инструмент) космического телескопа Джеймса Уэбба, который позволяет видеть планету в среднеинфракрасном свете, что дает исследователям возможность оценить температуру планеты и определить наличие у нее атмосферы. С помощью этого прибора они наблюдали за планетой во время так называемого «вторичного затмения», то есть искали изменения в среднеинфракрасном свете, которые происходили, когда планета скрывалась за своей звездой.
Эта планета находится в приливном захвате, что характерно для лавовых миров. Это означает, что одна её сторона всегда обращена к звезде, а другая постоянно окутана тьмой. Но этот недавно обнаруженный мир несколько отличается от остальных.
Если бы у планеты не было атмосферы, её дневная сторона была бы «настолько горячей, насколько это теоретически возможно», находясь так близко к звезде, — заявил в том же заявлении ведущий автор исследования Брэндон Парк Кой, аспирант из группы Кайта. Но они обнаружили не это. Команда нашла необычно холодную планету с атмосферой, планету, которая «заметно холоднее, чем её ожидаемый максимум», — добавил Кой.
Исследователи пришли к выводу, что у планеты, по-видимому, есть атмосфера, которая охлаждает её дневную сторону, отражая свет от звезды и, по сути, перенаправляя это тепло на ночную сторону планеты. Таким образом, хотя она достаточно горячая, чтобы быть лавовым миром, это самая холодная из когда-либо обнаруженных планет с атмосферой.
Как ни странно, хотя температура этой планеты помогла команде сделать вывод о вероятном наличии у неё атмосферы, учёные ранее уже обнаруживали атмосферы на сверхгорячих лавовых мирах. Это поднимает ряд вопросов о том, как и при каких температурах формируются атмосферы этих планет.
Это открытие является частью более масштабной программы, цель которой — ответить на этот вопрос. В рамках этой программы, возглавляемой астрономом Меган Вайнер Мэнсфилд из Университета Мэриленда, изучается группа из 10 различных лавовых миров, чтобы выяснить, при каких температурах на этих планетах обычно формируются атмосферы.
Эти результаты также подтверждают растущее среди ученых мнение о том, что большинство лавовых миров, вероятно, имеют атмосферу. Ученые расширяют возможности в области изучения экзопланет, исследуя странные, далекие миры, которые могут помочь нам лучше понять нашу собственную планету и то, как жизнь могла зародиться и выжить во Вселенной.
«Эти планеты слишком горячие для жизни, но, изучая их, мы можем кое-что сказать о процессах, которые важны для других каменистых миров», — сказал Кайт.
«Несмотря на то, насколько они непригодны для жизни, нас также интересует изучение таких планет, потому что мы считаем, что ранняя Земля могла выглядеть очень похожей на мир, покрытый лавой», — добавил Кой. «Мы полагаем, что на самых ранних этапах истории Солнечной системы, когда формировались планеты земной группы, они были чрезвычайно горячими из-за энергии, выделяемой при столкновениях планетезималов. На Земле существовала так называемая стадия магматического океана с полностью жидкой поверхностью. Этот результат дает нам возможность изучить, какими могли быть условия на Земле в первые несколько миллионов лет ее существования».
