GRAVITY: новый метод позволяет прямое наблюдение за атмосферами экзопланет

Астрономы из Европейской Южной обсерватории (ESO) в Чили успешно протестировали новый метод визуализации экзопланет с применением оптической интерферометрии и использованием инструмента GRAVITY, и нанесли на карту комплексную атмосферу экзопланеты с облаками из железа и силиката, циркулирующими в шторме, охватывающем всю планету. Такая техника предоставит в будущем уникальные возможности для того, чтобы составить характеристики многих уже известных сегодня экзопланет.

Художественное представление наблюдаемой экзопланеты HR 8799 e. © ESO/L. Calçada

Астрономы научной группы Сильвестра Лакура из французской CNRS, Обсерватории Парижа и из Институте внеземной физики Макса Планка  - "GRAVITY Collaboration" - сообщили в журнале Astronomy and Astrophysics, что им удались первые наблюдения за экзопланетой HR 8799 е. Она была обнаружена в 2010 году возле молодой звезды главной последовательности HR 8799, которая расположена примерно в 129 световых годах от Земли в созвездии Пегаса.

В ходе своих наблюдений ученые также выявили новые свойства планеты HR 8799 e, для чего им потребовался инструмент с очень высоким разрешением и чувствительностью.

Для этой цели GRAVITY пришлось объединить четыре телескопа «Очень Большого Телескопа» (Very Large Telescope=VLT) ESO с так называемой техникой интерферометрии, чтобы имитировать на практике один больший телескоп. «Это позволило создать супер-телескоп - VLTI, который собирает и точно отделяет свет из атмосферы HR 8799 e и его родительской звезды», - объясняется в пресс-релизе ESO.

Как выяснилось, HR 8799 e представляет собой объект класса Супер-Юпитеров - планету, которая разительным образом контрастирует со всеми планетами в нашей Солнечной системе - значительно более массивную и намного более молодую, чем все планеты, вращающиеся вокруг Солнца. «Этой экзопланете всего 30 миллионов лет, и она достаточно молода, чтобы дать ученым представление о формировании планет и планетных систем. При этом сия экзопланета совершенно непригодна ни для какой жизни - остаточная энергия от ее образования и сильный парниковый эффект нагревают HR 8799 e до несовместимых с любыми формами жизни температур около 1000°C».

И это стало первым опытом, когда оптическая интерферометрия была использована для выявления деталей экзопланеты. Новая технология обеспечивает очень подробный спектр беспрецедентного качества - в десять раз более детальный, чем предыдущие наблюдения, сообщают астрономы ESO. Проведенные измерения смогли показать состав атмосферы HR 8799 e - и здесь не обошлось без сюрпризов и неожиданностей научного характера.

«Наш анализ показал, что HR 8799 e имеет атмосферу, в которой содержится гораздо больше окиси углерода, чем метана, что никак не вписывается в систему равновесной химии», - объясняет Лакур. - «Но мы можем лучше всего объяснить этот удивительный результат тем, что сильные вертикальные ветры в атмосфере препятствуют реакции оксида углерода с водородом с образованием метана».

Команда также обнаружила, что атмосфера планеты содержит необычные облака из железа и силикатной пыли. В сочетании с избытком углекислого газа это указывает на то, что атмосфера HR 8799 e подвергается сильному и резкому штормовому воздействию.

«Наши наблюдения показывают, что планета представляет собой газовый шар, освещенный изнутри теплыми лучами света, проходящими через неспокойные и бурные пятна темных облаков», - объясняет Лакур, добавляя: «Конвекция движется вокруг облаков из силикатных и железных частиц, которые растворяются и выпадают дождем внутрь планеты. Это создает образ динамической атмосферы гигантской экзопланеты при ее рождении, проходящей сложные физические и химические процессы».

Новое наблюдение основано на серии потрясающих открытий от GRAVITY, которые дали невероятные результаты, такие как, например, наблюдение газовых вихрей на скорости в 30% скорости света - вне горизонта событий массивной черной дыры в центре галактики. Поскольку новый метод дополняет и без того обширный арсенал методов, доступных телескопам и приборам ESO для наблюдения за экзопланетами, астрономы уже надеются на еще более впечатляющие открытия, в том числе и в связи с поиском возможной внеземной жизни.