Группа сибирских ученых из Института лазерной физики Сибирского отделения РАН совершила прорыв в изучении экзопланет, смоделировав атмосферу KELT-9 b — самой горячей из известных науке планет за пределами Солнечной системы. Результаты исследования раскрывают ранее неизвестный механизм нагрева атмосферы, который может быть характерен для множества других экзопланет.
KELT-9 b находится в созвездии Лебедя на расстоянии 667 световых лет от Земли и вращается вокруг звезды KELT-9, представляющей собой систему из белого и красного карликов. Температура на ее дневной стороне достигает рекордных 10 000°С, что делает этот объект уникальным для изучения. Планета находится в приливном захвате, то есть всегда повернута к звезде одной стороной, подобно тому, как Луна обращена к Земле.
Особый интерес представляет расстояние между KELT-9 b и ее звездой — всего 0,03 астрономических единицы, что в 30 раз ближе, чем Земля к Солнцу. Из-за такой близости атмосфера планеты разогрета до невероятных значений, а ее радиус превышает типичные размеры газовых гигантов в три раза, достигая 300 тыс. км.
В нашей Солнечной системе нет аналогов KELT-9 b. Основная научная цель — выяснить, как такие небесные тела вообще могли возникнуть. Существует два предположения. Согласно первому, планета образуется из газопылевого облака в процессе формирования звезды, однако моделирование демонстрирует, что это маловероятно — звезда, обладая значительно большей массой, притянет к себе вещество. Вторая гипотеза предполагает, что экзопланеты могут формироваться в различных областях космоса, а затем под воздействием определенных условий перемещаться ближе к звездам. Пока этот вопрос остается без ответа.
Главное открытие сибирских физиков связано с механизмом нагрева атмосферы KELT-9 b. Ранее считалось, что за экстремальные температуры отвечает жесткое рентгеновское и ультрафиолетовое излучение (XUV). Однако новые данные показали, что ключевую роль играет мягкое VUV-излучение, которое ионизирует возбужденные атомы, создавая дополнительный канал нагрева.
Ученые смоделировали квантовые процессы в атмосфере и выяснили, что именно VUV-излучение, а не XUV, является основным источником энергии. Это объясняет, почему звезда KELT-9, не обладая высокой радиацией, смогла разогреть планету до таких температур.
В атмосфере KELT-9 b обнаружены водород, гелий, углерод, кислород, а также тяжелые элементы — кремний, титан и стронций. Ученые предполагают, что подобный механизм нагрева может быть характерен и для других экзопланет, что открывает новые перспективы для их изучения.
Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
Ранее астрономы обнаружили экзопланету, которая удивительно похожа на Землю по ряду ключевых характеристик.