В Солнечной системе нет планет земного типа, которые находились бы на орбитах сверхмалого радиуса, однако такие тела встречаются у других звезд в нашей галактике. Долгое время считалось, что они не могут обладать атмосферой, потому что за миллиарды лет жесткое излучение звезды сдует любую газовую оболочку вокруг планеты. Однако новые наблюдения космического телескопа Уэбба (JWST) свидетельствуют о том, что это правило может иметь исключения. Ему удалось зафиксировать убедительные свидетельства наличия атмосферы у ультрагорячей суперземли TOI-561 b.

TOI-561 b относится к редкому классу планет с ультракоротким периодом обращения. Она всего в полтора раза больше Земли, но совершает полный оборот вокруг звезды менее чем за 11 часов. Из-за такой близости планета должна находиться в приливном захвате: подобно нашей Луне, она всегда будет повернута одной стороной к светилу. Температура поверхности на этой стороне планеты такова, что породы должны плавиться до образования океана магмы.

Интерес астрономов к этой планете усиливается ее необычно низкой плотностью. Она заметно меньше, чем можно ожидать от планеты с земным соотношением железного ядра и силикатной мантии. Одно из объяснений связывает эту аномалию с химическим составом недр планеты: TOI-561 b обращается вокруг очень старой и бедной железом звезды, сформировавшейся в иной химической среде, чем Солнце. Это может означать, что и сама планета сложена из менее плотных пород.

Однако данные JWST указывают, что объяснение может быть иным: вокруг TOI-561 b присутствует мощная атмосфера. В своем исследовании астрономы использовали классический транзитный метод, т. е. замеряли инфракрасное излучение звезды в момент, когда часть излучения начинала перекрывать планета, пролетающая на ее фоне. Наблюдения показали, что TOI-561 b заметно холоднее, чем предсказывают модели для объекта с твердой поверхностью без атмосферы.

Такое расхождение лучше всего объясняется наличием газовой оболочки, способной перераспределять тепло с дневной стороны на ночную. Дополнительный вклад могли бы вносить плотные облака из силикатных частиц, отражающие часть звездного света, а также водяной пар и другие летучие компоненты, поглощающие инфракрасное излучение.

Авторы исследования рассмотрели и альтернативные объяснения, такие как охлаждение планеты за счет циркуляции магмы или наличие тонкого слоя испаряющихся пород над лавовым океаном, но ни одно из них не показывает картину, соответствующую инфракрасным наблюдениям JWST. Наиболее согласованной с наблюдениями остается модель, в которой над магматической поверхностью существует плотный, богатый летучими веществами газовый слой.

Астрономам еще предстоит объяснить, как вообще атмосфера может удерживаться вокруг такой планеты. Одна из гипотез гласит, что между магматическим океаном и атмосферой существует динамическое равновесие. Газы постоянно выделяются из расплавленных пород, но часть из них затем снова растворяется в магме. Для этого сценария планета должна быть значительно богаче летучими веществами, чем Земля, и, фактически, представлять собой «влажный шар из лавы».

Эти результаты были получены в ходе анализа первых из целой серии наблюдений системы TOI-561. В дальнейшем ученые планирует восстановить температурную карту всей планеты и уточнить состав ее атмосферы. Если выводы подтвердятся, TOI-561 b станет важным доказательством того, что даже небольшие планеты земного типа в экстремальных условиях способны сохранять сложную и устойчивую атмосферу.

• < Назад
• Вперёд >