Астрономы обнаружили, что гигантская планета WASP-189b имеет состав, схожий с составом своей материнской звезды, что является первым прямым подтверждением одной из основополагающих концепций астробиологии. Это открытие стало возможным благодаря первому в истории одновременному измерению содержания газообразного магния и кремния в атмосфере планеты. Команда использовала телескоп «Джемини-Юг», входящий в состав Международной обсерватории «Джемини».
Измерение магния и кремния в экзопланете
На расстоянии почти 320 световых лет в созвездии Весов расположена WASP-189b — экзопланета относится к классу ультрагорячих юпитеров (UHJ). Температура на таких мирах настолько высока, что там испаряются даже элементы, из которых состоят горные породы, в частности магний (Mg), кремний (Si) и железо (Fe). Это создает редкую возможность обнаружить их с помощью спектроскопии — метода, заключающегося в разложении света на отдельные длины волн для определения химического состава вещества.
Международная группа астрономов под руководством Хорхе Антонио Санчеса, аспиранта Аризонского государственного университета (ASU), провела наблюдение за экзопланетой WASP-189b с помощью инфракрасного спектрографа с иммерсионной решеткой высокого разрешения (IGRINS), установленного на телескопе. Этот мощный прибор позволил им одновременно измерить содержание магния и кремния в атмосфере экзопланеты.
Такое измерение было проведено впервые, и данные показывают, что WASP-189b имеет такое же соотношение магния к кремнию, как и материнская звезда. Это открытие дает первые наблюдаемые доказательства широко принятого предположения о формировании планет и открывает новый путь к пониманию того, как формируются и эволюционируют экзопланеты.
Развитие теории образования скалистых планет
Считается, что горячие гигантские планеты, такие как WASP-189b, имеют внешний газовый слой, химический состав которого формируется под влиянием диска вещества, в котором они образовались, известного как протопланетный диск. Исследователи предполагают, что соотношение элементов, образующих горные породы, в протопланетном диске соответствует соотношению в материнской звезде, поскольку оба образовались из одного и того же первичного облака вещества.
Эта выведенная химическая связь между звездой и формирующимися вокруг нее планетами обычно используется для моделирования состава скалистых экзопланет. Ранее эта связь основывалась на измерениях в нашей Солнечной системе, и до сих пор ее не наблюдали непосредственно на планетах в других системах.
Ученые отмечают важность исследований планеты WASP-189b, поскольку она является необходимой опорой для наблюдений в понимании процесса формирования земных планет, так как предоставляет измеримую величину, подтверждающую предположение о сходстве состава звезд и частиц каменного вещества вокруг материнских светил, используемого для формирования планет.
Что это значит для астробиологии?
Это предположение не только помогает понять процесс формирования планет, но и имеет фундаментальное значение для астробиологии, которая включает в себя изучение сред, пригодных для жизни, в Солнечной системе. Измеряя химический состав звезды, ученые могут оценить содержание породообразующих элементов в ее экзопланетах. Именно они в значительной степени определяют геохимические условия, от которых зависит потенциальная пригодность планеты для жизни. Например, на Земле такие элементы частично отвечают за существование защитного магнитного поля, тектонику плит, а также способствуют высвобождению жизненно важных химических веществ в атмосферу, океаны и почву.
В то время как в области исследования экзопланет основное внимание уделяется характеристике земных планет и выявлению условий, пригодных для жизни на скалистых мирах, эмпирические данные, подтверждающие взаимосвязь между составом звезд и планет, являются фундаментальным шагом вперед. Уровень спектрального разрешения, необходимый для такого рода исследований, на сегодняшний день доступен только на наземных телескопах.
Дальнейшие многоволновые наблюдения с высоким разрешением, направленные на изучение атмосфер экзопланет, подобных атмосфере WASP-189b, помогут обнаружить более широкий спектр химических элементов, существующих в отдаленных мирах. Такие исследования позволят глубже понять условия, определяющие происхождение, эволюцию и потенциальную пригодность планет для жизни.
По материалам phys.org
