Астрономи виявили, що гігантська планета WASP-189b має склад, подібний до складу своєї материнської зорі, що є першим прямим підтвердженням однієї з основоположних концепцій астробіології. Це відкриття стало можливим завдяки першому в історії одночасному вимірюванню вмісту газоподібного магнію та кремнію в атмосфері планети. Команда використовувала телескоп «Джеміні-Південь», що входить до складу Міжнародної обсерваторії «Джеміні».
Вимірювання магнію та кремнію в екзопланети
На відстані майже 320 світлових років у сузір’ї Терезів розташована WASP-189b — екзопланета належить до класу ультрагарячих юпітерів (UHJ). Температура на таких світах настільки висока, що там випаровуються навіть елементи, з яких складаються гірські породи, зокрема магній (Mg), кремній (Si) та залізо (Fe). Це створює рідкісну можливість виявити їх за допомогою спектроскопії — методу, що полягає в розкладанні світла на окремі довжини хвиль для визначення хімічного складу речовини.
Міжнародна група астрономів під керівництвом Хорхе Антоніо Санчеса, аспіранта Аризонського державного університету (ASU), провела спостереження за екзопланетою WASP-189b за допомогою інфрачервоного спектрографа з імерсійною решіткою високої роздільної здатності (IGRINS), встановленого на телескопі «Джеміні-Південь» у Чилі. Цей потужний прилад дозволив їм одночасно виміряти вміст магнію та кремнію в атмосфері екзопланети.
Таке вимірювання було проведено вперше, і дані показують, що WASP-189b має таке саме співвідношення магнію до кремнію, як і її материнська зоря. Це відкриття надає перші спостережувані докази широко прийнятого припущення щодо формування планет і відкриває новий шлях до розуміння того, як формуються та еволюціонують екзопланети.
Розвиток теорії утворення скелястих планет
Вважається, що гарячі гігантські планети, такі як WASP-189b, мають зовнішній газовий шар, хімічний склад якого формується під впливом диска речовини, в якому вони утворилися, відомого як протопланетний диск. Дослідники припускають, що співвідношення елементів, що утворюють гірські породи, у протопланетному диску відповідає співвідношенню у материнській зорі, оскільки обидва утворилися з однієї й тієї ж первинної хмари речовини.
Цей виведений хімічний зв’язок між зорею та планетами, що утворюються навколо неї, зазвичай використовується для моделювання складу скелястих екзопланет. Раніше цей зв’язок ґрунтувався на вимірюваннях у нашій Сонячній системі, й дотепер його не спостерігали безпосередньо на планетах в інших системах.
Науковці говорять про важливість досліджень планети WASP-189b, оскільки вона є необхідою опорою для спостережень у розумінні процесу формування земних планет, бо надає вимірювану величину, яка підтверджує припущення про схожість складу зір та частинки скельної речовини навколо материнських світил, що використовується для формування планет.
Що це означає для астробіології?
Це припущення не тільки допомагає зрозуміти процес формування планет, але й є фундаментальним для галузі астробіології, яка включає дослідження середовищ, придатних для життя, у Сонячній системі. Вимірюючи хімічний склад зорі, вчені можуть оцінити вміст породоутворювальних елементів у її екзопланетах. А саме вони значною мірою визначають геохімічні умови, від яких залежить потенційна придатність планети до життя. Наприклад, на Землі такі елементи частково відповідають за існування захисного магнітного поля, тектоніку плит, а також сприяють вивільненню життєво важливих хімічних речовин в атмосферу, океани й ґрунт.
У той час як у галузі дослідження екзопланет основна увага приділяється характеристиці земних планет та з’ясуванню умов, придатних для життя на скелястих світах, емпіричні дані, що підтверджують взаємозв’язок між складом зір і планет, є фундаментальним кроком уперед. Рівень спектральної роздільної здатності, необхідний для такого роду досліджень, на сьогодні доступний лише на наземних телескопах.
Подальші багатохвильові спостереження з високою роздільною здатністю, спрямовані на вивчення атмосфер екзопланет, подібних до атмосфери WASP-189b, допоможуть виявити більш широкий спектр хімічних елементів, що існують у віддалених світах. Такі дослідження дадуть змогу глибше зрозуміти умови, що визначають походження, еволюцію та потенційну придатність планет для життя.
За матеріалами phys.org
