На «зефірній» планеті йдуть дощі з металу та рубінів: як вона утворилася

Вчені, ймовірно, встановили, що планети на кшталт «смаженого зефіру» утворюються складніше, ніж вважалося до цього. За їхніми словами «гаряча та пухка» екзопланета WASP-121b, яка відноситься до класу надгарячих юпітерів, могла утворитися набагато ближче до зірки, ніж передбачалося, повідомляє Space.com.

На даний момент вченим вдалося відкрити понад 5000 екзопланет, більшість з яких не схожі на жодну з існуючих у Сонячній системі. Яскравими прикладами таких планет є гарячі та надгарячі юпітери. Це газові гіганти, маси і розмір яких багато в чому перевершують Юпітер, які настільки близькі до своєї зірки, що можуть здійснити оберт навколо неї за кілька годин.

ВАС ЗАЦІКАВИТЬ

Понад 30 тисяч кілометрів на годину: вчені знайшли планету з рекордними вітрами

До класу гарячих юпітерів належить близько третини екзопланет, відкритих на даний момент. Ці гарячі, пухкі світи витримують колосальні температури, через що їх називають «смаженим зефіром». Вважається, що ці планети формуються далеко від своїх зірок, на орбітах, що нагадують орбіти Сатурна та Юпітера в Сонячній системі, а потім мігрують ближче до світила. Але тепер вчені поставили під сумнів цю гіпотезу.

У ході нового дослідження вчені вивчили хімію протопланетних дисків, сплющених хмар газу та пилу навколо молодих зірок, з яких з'являються планети, використовуючи прилад Immersion GRating INfrared Spectrograph (IGRINS) на телескопі Gemini South у Чилі. Дослідникам вперше в історії вдалося за допомогою одного інструменту виміряти співвідношення каменю та льоду для транзитної планети.

WASP-121b знаходиться на відстані 858 світлових років від Землі, її маса приблизно в 1,2 рази більша за масу Юпітера, але вона роздута, тому в 1,9 раза більша за ширину найбільшої планети Сонячної системи. Планета знаходиться так близько до зірки, що здійснює оберт навколо неї всього за 1,3 дні. Вона приливно заблокована, тобто одна її сторона постійно піддається впливу тепла та випромінювання від зірки.

Температура денної сторони WASP-121b досягає 2500 градусів за Цельсієм. Це настільки гаряче, що змушує метали випаровуватися та підніматися в атмосферу. Ці метали потім видмухуються на нічний бік планети потужними вітрами зі швидкістю близько 17 700 кілометрів на годину. Тут вони охолоджуються та випадають у вигляді дощів з рідкого металу, рубінів та сапфірів.

Стандартні моделі формування планет припускають, що WASP-121b мала сформуватися далі в протопланетному диску, що оточував зірку, ніж вона знаходиться зараз. Але хімія планети, яку спостерігали вчені, не підтверджує цієї ідеї.

У протопланетному диску цієї системи (і всіх інших) мав існувати градієнт, який показував, як кам'янисті та крижані матеріали змінювалися від пари до твердого стану зі збільшенням відстані від зірки. Астрономи можуть оцінити співвідношення кам'янистого матеріалу до крижаного, що спостерігалося при формуванні планети. Це співвідношення показує, як далеко від зірки сформувалося небесне тіло.

Той факт, що WASP-121b настільки гаряча, означає, що обидва ці типи елементів випаровуються в її атмосфері і можуть бути виявлені за допомогою IGRINS, коли планета перетинає або проходить повз обличчя своєї зірки.

За допомогою цього інструменту вчені зареєстрували особливо високе співвідношення каменю та льоду у WASP-121b. Це говорить про те, що в дитинстві планети вона могла акрецювати велику кількість кам'янистої речовини в міру свого формування. Це може означати, що планета утворилася в області протопланетного диска, яка була надто гарячою для конденсації льоду.

Це відкриття стало несподіванкою для вчених, оскільки сучасні уявлення про формування планет полягають у тому, що газовим гігантам потрібні тверді льоди для формування.

Раніше астрономи виявили дві планети у різних зірок, які розпадаються на частини під дією сильного тепла від своїх світил. Обидві планети залишають сліди уламків, які можна роздивитися в телескопи, спрямовані на них.