Разгадана тайна недостающей воды на горячих юпитерах

На сегодняшний день астрономами обнаружено почти 2000 экзопланет, обращающихся вокруг далёких звёзд. Найти их чрезвычайно непросто, изучить ещё сложнее, ведь единственный источник информации, который есть на вооружении у учёных, это приходящий свет. 

Экзопланеты расположены чрезвычайно далеко от Земли и рядом с ними находятся их звёзды, свет которых в миллиарды раз ярче тусклого отражённого от поверхности или атмосфер этих миров излучения. 

Тем не менее у специалистов уже есть на счёт этих космических объектов несколько устоявшихся гипотез, которые они очень хотят проверить. 

Подавляющее большинство экзопланет было обнаружено транзитным методом, то есть их регистрировали в то время, когда потенциальная планета проходила перед своей звездой, и по разности в интенсивности света можно было сделать вывод о её наличии. Таким способом определяют не только наличие космического тела, но и его размеры, а в некоторых случаях и состав его атмосферы. Последнее возможно из-за рассеивания или поглощения света звезды, проходящего через атмосферу, определёнными газами. Это искажение можно поймать в виде очень слабых "подписей" в спектре излучения, доходящего до Земли. 

Из всех экзопланет легче всего "поймать" так называемые горячие юпитеры. Они расположены на порядок ближе к своим звёздам, чем Меркурий к Солнцу, и по многим характеристикам сравнимы с Юпитером. При этом эти миры труднее всего изучать, поскольку свет их звёзд слишком ярок. 

Ранее с помощью космического телескопа Hubble была получена информация лишь о двух из них и в очень узком диапазоне длин волн — порядка 1,1-1,7 микрометра. Собранные данные свидетельствовали о том, что на этих горячих юпитерах присутствует гораздо меньше воды, чем можно было ожидать, исходя из теоретических расчётов. 

Существует две версии объяснения. Одна из них гласит: изначально формировались горячие юпитеры с меньшим содержанием воды, что может говорить о недостатке "живительной влаги" и во всём протопланетном диске. С другой стороны, данные о количестве воды могут искажаться из-за присутствия в атмосфере планет облаков, причём, даже если сами они состоят из воды (что бывает далеко не всегда), облака всё равно будут снижать интенсивность её "подписи" для наблюдателей на Земле. 

И вот теперь международная команда исследователей во главе с Дэвидом Сингом (David Sing) из Университета Эксетера плотно взялась за изучение горячих юпитеров. С помощью всё того же "Хаббла" и космического телескопа "Спитцер" (Spitzer) Синг и его коллеги изучили ещё восемь аналогичных планет и дополнили сведения о первых двух. 

Объединение данных от двух телескопов впервые позволило получить информацию об атмосферах горячих юпитеров в широком диапазоне длин волн — от видимого до инфракрасного спектра. В своей статье, опубликованной в журнале Nature, исследователи сообщают, что эти планеты разного размера, массы и их температура также отличается. В их составе есть вода, а некоторые окружены облаками. 

Тут стоит отметить, что разница в радиусе планеты в видимом и ИК-диапазоне позволяет заключить, содержит ли её атмосфера облака и туманы, или она полностью прозрачна. Благодаря этому факту учёные обнаружили корреляцию между интенсивностью "подписи" воды и составом атмосферы горячих юпитеров. 

"Я действительно взволнован, поскольку наконец могу взглянуть на эти планеты вместе и сравнить их, — рассказывает профессор Синг в пресс-релизе НАСА. — Мы обнаружили, что атмосферы экзопланет гораздо разнообразнее, чем предполагалось ранее". 

Авторы работы отмечают, что исследование атмосфер у экзопланет на данный момент находится в зачаточном состоянии и возлагают большие надежды на преемника "Хаббла" — космический телескоп "Джеймс Уэбб" (JWST), который отправится в космос в 2018 году.