Новые элементы, обнаруженные в атмосфере газового гиганта KELT-20b, расширили представления о химическом составе этого мира. Спектральные сигналы показали, что атмосфера экзопланеты серьезно различается на утренней и вечерней сторонах.
Раскаленный газовый гигант KELT-20b расположен на расстоянии около 400 световых лет от Земли. Экзопланета обращается вокруг горячей звезды спектрального класса А примерно в восьми миллионах километров от нее, то есть очень близко. Полный оборот этот мир совершает за 3,47 земных суток.
Ученые относят KELT-20b к ультрагорячим юпитерам: ее равновесная температура составляет 2000 градусов Цельсия. Из-за сильного нагрева молекулы в верхних слоях атмосферы частично распадаются на атомы и ионы. Собственно, поэтому такие миры удобны для изучения химического состава по спектру.
Ранее там уже обнаружили водород (H), натрий (Na), магний (Mg), хром (Cr) и железо (Fe). Оставались вопросы: какие еще элементы можно найти и не принимают ли астрономы инструментальные или звездные эффекты за атмосферу планеты?
Авторы научной работы, опубликованной на сервере препринтов arXiv.org, проанализировали семь транзитов KELT-20b, наблюдавшихся с помощью наземного спектрографа HARPS-N, который установлен на Национальном телескопе Галилео на острове Ла-Пальма (Канары, Испания). Во время транзита планета оказывается перед звездой, и небольшая часть звездного света проходит через ее атмосферу.
Атом каждого элемента оставляет в спектре характерный набор линий поглощения. Правда, спектральные линии от планеты чрезвычайно слабы и легко теряются на фоне куда более яркого света звезды.
Чтобы «вытащить» сигнал, исследователи проверили, насколько наблюдаемый спектр похож на заранее рассчитанный «отпечаток» каждого атома или иона. Одновременно учли ложные сигналы, что возникают, когда излучение светила или особенности обработки данных случайно имитируют движение планетарного сигнала. Это важно: чем больше линий проверяется, тем выше риск случайной корреляции.
Анализ подтвердил прежние обнаружения нейтральных атомов H, Na, Mg, Cr и Fe. Кроме того, в атмосфере впервые нашли калий (K), кальций (Ca), ванадий (V), марганец (Mn) и барий (Ba). Эти находки существенно расширяют химический инвентарь KELT-20b.
Самыми интересными оказались Ca и V: их спектральные сигналы (как и сигналы Cr и Fe) имеют два пика. Это указывает на то, что разные участки атмосферы газового гиганта — в частности, утренняя и вечерняя стороны (лимбы) — отличаются друг от друга по содержанию этих элементов.
Для окончательной интерпретации выявленных различий требуются дополнительные наблюдения. Результаты исследования тем не менее заметно расширяют представления о составе и структуре атмосферы KELT-20b и показывают, насколько детально можно изучать атмосферу раскаленных миров.
Автор: Любовь Соколова